捷联惯性组合的测试与校准

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1、工学硕士学位论文捷联惯性组合的测试与校准STRAPDOWNINERTIALMEAMUREMENTUNITOFTESTANDCALIBRATION卜凡伟哈尔滨工业大学2011年6月国内图书分类号：TB22国际图书分类号：681工学硕士学位论文捷联惯性组合的测试与校准硕士研究生：卜凡伟导师：陈希军副教授申请学位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB22U.D.C.:681Dissertationfo

2、rtheMaster’sDegreeinEngineeringSTRAPDOWNINERTIALMEASUREMENTUNITOFTESTANDCALIBRATIONCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：BuFanweiAssociateProf.ChenXijunMasterofEngineeringSpeciality：ControlTheoryEngineeringandControlAffiliation：DateofDefence：De

3、gree-Conferring-Institution：Dept.ofControlScienceandEngineeringJune,2010HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着高新技术的发展，激光陀螺捷联惯导系统成为了惯性技术领域的一个重要研究方向。为了提高导航精度，减少导航误差，就必须在导航前对激光陀螺捷联惯组进行标定，得到在导航中进行补偿的误差模型。本文通过对实验室激光陀螺捷联惯组的标定，系统的研究了激光陀螺捷联惯组的标定方法。由于惯性器件误差是导航误差的主要来源，

4、所以首先对惯性器件进行了单表的标定，加速度计的标定采用在精密分度头上进行多位置实验的方法，陀螺仪的标定采用多速率实验的方法，得到了单表误差模型的系数，单表的零偏和标度因数可以作为系统标定的参考。针对传统标定试验必须基于精确北向而且实验过程复杂的问题，对捷联惯组设计了动静混合的标定实验，该方法只需要通过6个位置的12次旋转，就可以标定出加速度计和激光陀螺仪的标度因数、零偏以及惯性器件相对于惯组理想坐标系的安装误差，而且在保证实验精度的前提下，数据处理方法简单易行，这就提高了标定效率，最后通过静态导航实验验证了

5、补偿的合理性与有效性。针对惯组在转台上任意安装和惯性器件在惯组中非正交安装的情况，建立了多位置标定模型，与传统的模型相比较，通过对误差角的重新定义，减少了由器件敏感轴构成的坐标系到正交坐标系的误差角个数，标定试验不需要对惯组进行精确定向和调平，利用最小二乘法可以辨识出误差模型的参数，对实验结果通过静态导航实验进行了验证。相较于分立标定而言，系统级标定不需对当地重力加速度和地球自转角速度进行精确测量，而且标定数据可以离线进行多次迭代处理，得到更为精确的误差模型，这不仅降低了对实验测试设备的要求，也减少了标定实

6、验的操作时间，提高了标定精度。对系统级标定理论进行了分析，根据惯性导航方程，推导了一种系统级标定的模型，研究了传统的系统级标定方法不能实现24个参数完全辨识的原因，并利用导航速度误差设计了系统级标定实验的位置编排。通过对数据处理方法的探讨，给出了求解24个误差的实验步骤。外场标定首先建立了系统误差状态方程，给出了可观测的组合状态，并分析了收敛速度。关键词捷联惯导；误差模型；单表标定；系统标定-I-AbstractAbstractWiththedevelopmentofhigh-tech,lasergyro

7、strapdowninertialnavigationsystemhasbecomeanimportantconcernofinertialtechnology.Inordertoimprovenavigationaccuracyandreducenavigationerror,thelasergyroIMUmustbecalibrated,andtheerrormodelisestablishedtocompensatefortheerrorsduringthenavigationprocess.Base

8、donthecalibrationofthelasergyroIMU,thelasergyroIMUcalibrationmethodisresearchedsystematically.Sincetheerrorsfromtheinertialsensorsarethemainerrorsourceofthenavigationerror,theprecisiondividingheadcalibrationt