舰用高精度激光陀螺惯导内杆臂误差分析及补偿方法研究.pdf

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1、第38卷第4期舰船科学技术Vol.38,No.42016年4月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYApr.,2016舰用高精度激光陀螺惯导内杆臂误差分析及补偿方法研究周冉辉(海军装备部，北京100841)摘要:对于高精度激光陀螺旋转惯导系统，大部分惯性器件误差都能够通过惯性测量单元（IMU）旋转而调制掉，内杆臂误差不仅不能够被调制掉，反而因为IMU旋转将误差引入到系统对准和导航过程中。基于此，本文对内杆臂误差进行分析与建模，推导内杆臂误差与导航速度误差之间的数学表达式，通过分析确定内杆臂长度和振动频率是影响内杆臂误差的2个因素，并

2、提出基于内杆臂长度的误差补偿方法。最后，通过试验对内杆臂误差模型和补偿方法进行了验证。关键词：激光陀螺；内杆臂误差；旋转惯导；误差补偿中图分类号：U666.1文献标识码：A文章编号：1672–7619(2016)04–0120–04doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2016.04.024Rotatingschemedesigningfortwo-axisrotatinglasergyroinertialnavigationsystemZHOURan-hui(NavyArmamentDepartmentofPLA,Bei

3、jing100841,China)Abstract:Forhigh-precisionrotarylasergyroinertialnavigationsystems(RINS),inertialinstrumentserrorsaremostableInertialMeasurementUnit(IMU)rotatingmodulationoff,anerrorinthearmnotonlycan'tbemodulatedout,butbecausetheerrorintroducedintotheIMUrotationsystemregi

4、strationandnavigation.Basedonthis,theinternalleverarmerroranalysisandmodeling,detailedpushedtothemathematicalexpressionintheleverarmandthenavigationerrorspeederrorbetween.Throughanalysisidentifiedwithintheleverarmlengthandfrequencyofvibrationaretwofactorsthataffecttheinnerl

5、everarmerror,anderrorcompensationmethodisproposedbasedoninternalleverarmlength.Finally,withintheexperimentalerroroftheleverarmmodelandcompensationmethodsofthisstudywereverified.Keywords:lasergyro；inner-armerror；RINS；errorcompensation0引言面每个点的角速度都相同，所以理论上在IMU中3个陀螺的安装位置和方位可以任意

6、，只要3个敏感轴之间不近年来，随着激光陀螺技术和旋转调制技术的成相互平行，经标定后均能实现IMU空间三维角速度测熟和应用，国内高精度激光陀螺单轴旋转、双轴旋转量。但由于3个加速度计物理尺寸和实际安装位置的限惯导系统关键技术逐渐突破，完成了原理样机研发，制，使得它们测量的是IMU不同点处的加速度，如果并经过大量的实验室试验和跑车试验验证，达到了很把这些加速度当作理想“点测量组件”的输出进行惯高的精度水平[1-3]。如果继续提高系统性能，需要打破性导航解算，将引入导航误差，这种误差称为“内杆传统的惯导系统常见误差的补偿方式，因为这些误差臂效应误差

7、”[4-5]。在旋转惯导系统对准滤波器中，采大多都能够通过旋转调制掉，而应该将研究重点放在取速度作为观测量，而如果IMU存在较大内杆臂，加未被调制误差补偿和由于旋转额外引起的误差补偿上转位机构带动IMU不停的旋转，会对观测量带来较上，IMU内杆臂误差就是一种。大的误差，影响对准精度。如果将IMU视为刚体，在IMU运动过程中，它上本文针对高精度激光陀螺双轴旋转惯导系统，分收稿日期:2015–12–02作者简介:周冉辉(1978–)，男，工程师，从事艇总体技术研究。第38卷周冉辉：舰用高精度激光陀螺惯导内杆臂误差分析及补偿方法研究·121·∫t2

8、析转位运动下IMU内杆臂误差及补偿的方法，并验证对于函数f1(x;t1;t2)=xsintsin(xsint)dt和在惯导对准中的应用效果。∫t1t2f2(x;t1