简述辨识惯性仪表误差辨识和补偿

摘要：动力调谐陀螺仪（Dynamically Tuned Gyro）技术比较成熟，而且体积小、成本低，由此在航空、航天、航海以及陆地车辆导航定位、油田勘探开发等军用、民用领域中得到了广泛运用。陀螺仪作为惯性系统基本测量元件，其工作性能与惯导系统输出的参数准确性密切相关。探讨惯性仪表的标定及误差参数辨识，准确估计参数，并通过误差补偿措施来提升惯性仪表的精度，以而进一步提升惯导系统的精度具有重要的作用。本论文的主要对动力调谐陀螺仪、石英挠性加速度计进行了详细的误差机理浅析与建模，以惯性测量组件的静态、动态误差、动力调谐陀螺系统误差补偿等三个方面做入手，具体的工作内容有：首先，详细地推导了捷联惯性导航仪动力调谐陀螺仪运动微分方程，对其静态误差、动态误差进行了浅析与建模，浅析了石英挠性加速度计的工作原理，以原理上浅析了产生静、动态误差的理由。其次，在惯性仪表工作原理与误差浅析的基础上，提出了惯性测量组件的静态误差补偿实验设计策略，用回归的策略计算误差参数，得到概率作用上最优的参数估计值。建立了惯性测量组件的物理模型并对其静态误差模型进行了优化。考虑到动态误差是捷联惯导系统的主要误差源之一，陀螺仪动态误差模型系数的辨识精度将会直接影响系统的导航精度。在静态误差补偿的基础上，对陀螺仪进行动态误差测试，设计了倾斜转动试验、单轴角振动试验、恒定速率比匀角速率试验、正交三轴速率试验等多种试验案例，建立起工程实用的动态误差测量模型，以而进行实时动态误差补偿。最后，本论文建立了完整的捷联惯导系统的角速度和加速度测量数学模型，然后采取逐步回归浅析法对模型变量进行优化选择，得到具有针对性的IMU简化测量模型。并设计了相应的位置试验及速率试验，对模型参数进行辨识，并对试验结果进行了浅析，验证所设计策略的合理性。关键词：惯性仪表论文陀螺论文参数辨识论文补偿论文

摘要5-6

Abstract6-10

第1章 绪论10-15

1.1 探讨目的和作用10

1.2 国内外探讨近况10-13

1.2.1 惯性仪表技术10-12

1.2.2 惯性仪表测试技术12-13

1.3 主要探讨内容13-15

第2章 惯性仪表工作原理及误差浅析15-28

2.1 动力调谐陀螺仪15-25

2.1.1 工作原理15-16

2.1.2 测量坐标系转换16-18

2.1.3 陀螺运动微分方程18-21

2.1.4 静态误差浅析21

2.1.5 静态误差模型21-23

2.1.6 动调陀螺动态误差浅析23-25

2.2 石英挠性加速度计25-27

2.2.1 工作原理25-26

2.2.2 结构特点26-27

2.3 本章小结27-28

第3章 惯性测量组件静态误差补偿28-33

3.1 试验设计策略28-30

3.1.1 回归正交设计28

3.1.2 回归旋转设计28-29

3.1.3 回归 D-最优设计29-30

3.2 IMU 测量物理模型30-31

3.3 IMU 静态误差模型优化31-32

3.4 本章小结32-33

第4章 惯性测量组件动态误差补偿33-44

4.1 动态误差模型33

4.2 试验案例设计33-43

4.2.1 倾斜转动试验+单轴角振动试验33-34

4.2.2 恒定速率比匀角速率试验设计34-36

4.2.3 正交三轴速率试验36-43

4.3 本章小结43-44

第5章 动力调谐陀螺系统误差补偿44-58

5.1 静态误差模型优化44-47

5.2 位置试验47-54

5.2.1 优化设计准则47

5.2.2 试验案例设计47-50

5.2.3 参数计算50-52

5.2.4 试验结果浅析52-54

5.3 速率试验54-57

5.3.1 试验案例设计54-55

5.3.2 参数计算55-56

5.3.3 实验结果56-57

5.4 本章小结57-58

结论58-59