直升机光纤陀螺IMU抗振设计及实时滤波方法

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1、2013年4月北京航空航天大学学报April2013第39卷第4期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．4直升机光纤陀螺IMU抗振设计及实时滤波方法任剡房建成许端(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)(北京航空工程技术研究中心，北京100076)摘要：振动引起光纤陀螺(FOG，FiberOpticGyroscope)零偏误差，非线性、非高斯随机噪声及由其组成的惯性测量单元(IMU，Inertia

2、lMeasurementUnit)非互易性解算误差，针对直升机航向姿态测量误差问题，提出了一种FOGIMU的机械减振与数据滤波相结合的振动抑制方法，建立了FOGIMU减振装置数学模型，通过优化设计实现线、角运动通道振动解耦，从物理上消除外界高频干扰振动源；研究实时小运算量、低时延数据滤波方法，抑制减振装置谐振干扰和惯性器件噪声，进而减小捷联解算非互易性误差．实验结果表明：采用该方法能有效地抑制外界干扰振动和系统噪声，保证FOGIMU工作稳定性和精度，为研制应用于直升机的高性能航姿导航信息与航向姿态参考系

3、统奠定基础，关键词：光纤陀螺；惯性测量单元；噪声；减振；滤波中图分类号：V249．32；U666．1文献标识码：A文章编号：1001-5965(2013)04-0437-05Anti·-vibrationdesignandreal—·timefiltermethodsforFOGIMUusedinhelicopterRenYanFangJiancheng(SchoolofInstrumentationScienceandOpto·e]ectruniesEngineering，BeijingUnivers

4、ityofAeronauticsandAstronautics，Beijiug100191，China)XuDuan(BeijingAeronauticalTechnologyResearchCenter，Beijing100076．China)Abstract：Thebiaserror，nonlinear，non—gaussnoise，andmorearithmeticerrorofinertialnavigationsystemwascausedbyvibration．Itwasakeytechno

5、logytorestraintheerrorcausedbydisturbancevibration．Anovelmethod，whichcombininganti—vibratoranddatafilteringwasproposed．Akineticsmodelofanti—vi·brationsystemforfiberopticgyroscope(FOG)inertialmeasurementunit(IMU)wasestablished．Theanti—vi—brationsystemcani

6、mplementmulti-dimensionuncoupled，andeliminatevibrationdisturbanceresource．Are-al·-timefiltermethodwithlittletimedelaywasdesignedtorestraintheresonancedisturbancecausedhyanti··vi—-bratorandrandomnoise，andthenreducethearithmeticerror．Theexperimentalresults

7、showthatthepro—posedmethodcaneffectivelyrestraindisturbancevibration，reducenoiseandnavigationerror，andhelptode—velopahigh—powerheadandorientationmeasurementsystem，Keywords：fiberopticgyroscope(FOG)；inertialmeasurementunit(IMU)；noise；anti—vibration；filter惯

8、性测量单元(IMU，InertialMeasurementU．nit)是直升机航姿测量系统的核心部件，利用3轴陀螺、加速度计敏感的角速度和加速度数据，计算载体当前的位置和姿态等信息⋯，其中陀螺的性能主要决定了IMU的性能．光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，具有结构简单、启动快、体积质量小和性价比高等优点，是直升机IMU理想角速度传感器．收穑日期：2012-08-30；网络出版时间：2013-01—1415：52网络出版地址：