小型激光惯性卫星组合pos设计及测试技术研究

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1、硕士学位论文小型激光惯性/卫星组合POS设计及测试技术研究DESIGNOFSMALL-SIZEDRLGINERTIAL/GNSSINTEGRATEDPOSANDITSTESTTECHNOLOGY薛正兵哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：V448.11学校代码：10213国际图书分类号：623密级：公开工学硕士学位论文小型激光惯性/卫星组合POS设计及测试技术研究硕士研究生：薛正兵导师：穆荣军教授申请学位：工学硕士学科、专业：飞行器设计所在单位：航天学院答辩日期：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifie

2、dIndex:V448.11U.D.C:623DissertationfortheMaster‘sDegreeinEngineeringDESIGNOFSMALL-SIZEDRLGINERTIAL/GNSSINTEGRATEDPOSANDITSTESTTECHNOLOGYCandidate：XueZhengbingSupervisor：Prof.MuRongjunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AerospaceEngineeringAffiliati

3、on：SchoolofAstronauticsDateofDefence：July,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要小型激光惯性/卫星组合POS系统（PositionandOrientationSystem，POS）是惯性技术领域的一个重要研究方向，主要服务于测绘、测量、控制等领域。本文通过依靠现有国内惯性技术，研制一款能够满足实际工程应用的小型化高精度激光POS系统。首先，通过精度仿真和有限元分析，提出了

4、一款一体化的POS设计方案。经过一系列的仿真计算和误差分析后，确定了主要仪表的选型，包含激光POS选用了三个精度优于0.01°/h的50型激光陀螺和三个石英挠性加速度计，同时系统设计小型化的双CPU计算机电路、小型化的I/F转换电路和电源电路，并选用了TRIMBLE的BD970接收机。第二，针对现有标定方案，提出了一种优化的12位置+速率标定方案，标定方案充分利用了位置标定的数据，具备良好的标定可行性。通过对激光POS的稳定温度工况的标定，同时也表明激光POS的精度较高。针对惯性器件和电路板的参数随温度变化较大的情况，通过对误差

5、来源的机理分析和不同温度下的标定验证，并提出了惯性导航系统参数的温度补偿方案。通过对温度补偿前后数据的计算，温度补偿使得激光POS系统纯惯性导航位置精度提高了3倍。最后，通过激光POS和诺瓦泰的100C光纤惯性导航系统进行试验对比，表明在车载条件下，激光POS的精度基本与100C相当。同时通过高铁轨道检测数据的分析，表明激光POS的姿态精度约0.004°。关键词：激光惯导；POS；有限元分析；误差模型；标定-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSmall-sizedhighprecisionRLGInertial/

6、GNSSIntegratedPositioningandOrientationSystem(HereafterreferredtoasPOS)isanimportantbranchofinertialtechnology.POSiswidelyusedinthefieldofsurveying,draw,controlandetc.TheaimofthedissertationistodevelopasetofhighprecionPOSthatcanbeusedinthefieldofengineering.Firstly,a

7、nintegratedPOSdesignproposalwasputoutandthenweconductedmechanicsanalysisandthermalanalysiswithFiniteElementAnalysismethod.Afteralotofsimulationanderroranalysis,themaininstrumentsandmainfunctionalpartswereconfirmed.Theselectedinstrumentarethreetype50RLGwithitsdriftlow

8、erthan0.01°/handthreeaccelerometers.Atthesametime,wegaveadouble-CPUcomputercircuitschemeandsmall-sizedI/Fconvertercircuitandpowerci