论文摘要：单轴旋转惯导海上对准及综合校正算法研究

船用惯导具有工作时间长、精度要求高的特点。单轴旋转调制光纤陀螺惯导系统采用旋转调制技术可大幅提高系统导航精度，相比于两轴系统，在体积、重量和成本等方面具有明显优势，因此该类系统在舰船惯导应用上具有很大的前景。本文针对单轴旋转调制光纤陀螺惯导系统开展海上对准和综合校正技术的研究，对于系统的应用推广具有重要的理论意义和工程应用价值。

舰船海上工作时间长达十几日甚至几个月，具备海上对准能力对于船用惯导是必不可少的。海上对准过程中，舰船不仅在行进，而且还要受到风浪等影响，船体摇摆幅度也远大于系泊状态，使得传统解析式粗对准方法不能准确获得初始姿态矩阵，精度不能满足精对准方法要求。针对这些问题，本文采用一种基于惯性坐标系的粗对准方法，利用两个不同时刻重力矢量在惯性空间中的方向变化包含地理北向信息的特点，采用双矢量定姿原理确定初始姿态矩阵。仿真结果表明，2分钟粗对准初始姿态估计可小于1°，满足精对准初始条件要求。同时研究了一种海上精对准算法，通过参考外部GPS信号信息，构建数学平台隔离载体运动，并建立了相应的卡尔曼滤波模型估计平台偏角与器件误差。仿真结果表明，经2500秒精对准，水平平台偏角估计精度可达1″，方位偏角估计精度优于0.5′，陀螺常值漂移估计精度优于0.005°/h，水平加速度计常值零偏估计精度优于10ug ，Z陀螺刻度系数误差估计精度优于10 ppm。

由于舰船工作时间长，惯导系统误差随时间积累，利用间断外部参考信息对系统误差进行重调，进一步提高导航精度也是船用惯导应用的一项关键技术。针对单轴旋转调制光纤陀螺惯导系统由于方位陀螺误差不受调制、方位陀螺刻度系数误差对导航精度的影响不能忽略的问题，本文通过建立在有方位参考信息和无方位参考信息条件下陀螺漂移及Z陀螺刻度系数误差与位置误差的关系，并采用最小二乘的方法实现陀螺漂移与Z陀螺刻度系数误差的估计。基于Matlab的计算机仿真结果显示，该方法在有方位参考信息时，Z陀螺常值漂移估计精度优于0.001°/h；无方位参考信息时，Z陀螺常值漂移估计精度优于0.002°/h；两种情况下，Z陀螺刻度系数误差精度在25ppm左右，表明所研究的方法是有效可行的。

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