基于卡尔曼滤波提高陀螺传感器测量精度的研究

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4、研究员中国科学院长春光机所学位类别:工程硕士学科专业:光学工程培养单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2016年10月ResearchofgyroscopemeasurementaccuracybasedonKalmanFilterByZhuFengADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChangchunInstituteofOptics,FineMechanics

5、andPhysics,ChineseAcademyofSciences,ChinaOctober,2016摘要基于卡尔曼滤波提高陀螺传感器测量精度的研究朱枫（光学工程）导师：尹传历副研究员张葆研究员摘要航空光电稳定平台凭借图像探测装置实现对目标的自动跟踪和识别，被广泛应用于军事领域以及公安、环境监测等民用环境中。其中，陀螺传感器是航空光电稳定平台的核心敏感传感器，它被安装在运动载体上，敏感载体速度的变化从而隔离扰动，使航空光电稳定平台尽可能的保持稳定，进而保证安装在平台内部载荷的视轴具有稳定指向。由于受到外界环境的干扰以及自身结构误差等因素的影响，航空光电稳定平台中的陀螺传感器在敏感平台速

6、度变化时，往往会引入随机漂移和测量噪声，导致直流驱动电机的输出力矩无法完全精准地驱动平台的框架运动，如此一来，将会造成视轴不能稳定在目标理想位置。所以，想要提高航空光电稳定平台的视轴稳定精度，必须对陀螺传感器所输出的信号进行有效的滤波处理。卡尔曼滤波根据状态方程对动态系统进行描述，以线性最小方差作为估计准则，利用预测和修正的方法，对系统的状态进行最优估计。卡尔曼滤波以其实时性好、存储空间小、易实现等优点而得到广泛应用。考虑到实际的工程需求，本论文在两轴四框架航空光电稳定平台的环境下，利用强跟踪卡尔曼滤波算法，来为航空光电稳定平台中陀螺传感器所输出的信号滤除噪声干扰，从而提升航空光电稳定平台

7、的伺服系统速度环的控制精度，本文研究的主要内容如下：I中国科学院大学硕士学位论文：基于卡尔曼滤波提高陀螺传感器测量精度的研究（1）首先根据两轴四框架航空稳定平台的工作原理，对系统中存在的各类干扰因素进行综合分析，着重分析了陀螺传感器的测量噪声为视轴稳定精度带来的不利影响。（2）为了对陀螺传感器的输出信号进行有效滤波，对陀螺信号建立数学模型。时间序列法是本文所采用的建模方法，利用系统输出的数据对系统内部的特性和外部因素进行