飞行器惯性器件的免拆卸标定方法研究

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飞行器上的惯性器件作为飞行控制的基准信息源,对于飞行器导航制导与控制的精度有着重要的影响,而惯性器件由于制造、工艺、生产加工等方面的原因,在长期的使用过程中,不可避免地存在测量误差参数漂移的现象,从而造成惯性器件在长期储存或使用后精度会出现不满足系统性能的情况。目前对于这一问题的通用解决方法是定期将惯性器件送到实验室转台上进行标定,但对于许多已交付用户的产品来说,定期将惯性器件从产品上拆下并进行标定,完成标定后再重新安装、调试,这种工作流程是不可接受的。为此,近年来国内发展出了“三自”惯组来解决这一问题,但受其成本与体积条件的限制,“三自”惯组还没有大范围的使用。大范围与大批量使用的仍然是捷联惯组,因此开展针对捷联惯组的免拆卸标定方法的研究有着工程上现实的需求。捷联惯组免拆卸标定方法的目标是要得到捷联惯组误差模型各项系数的值,而这可看做是一个激励环境下的参数辨识问题,这类问题是可以通过算法的设计来解决的。综合上述分析,论文的重点是围绕设计一种免拆卸条件下对捷联惯组实施运动激励的方法,以及如何解算出各项误差参数开展研究,主要研究工作如下:首先,研究分析了捷联惯组的误差数学模型,针对实际中大量应用的光纤和机械挠性二种陀螺和石英加速度计,列出了它们的误差数学模型。对于误差模型中误差参数对精度的影响,采用静态导航计算的方法对各类参数进行了仿真分析,获得了影响精度的主要误差参数项。其次,确定了“高精度惯组(主惯组)+待标定捷联惯组(子惯组)”的总体技术方案,建立了相关的传递对准方程、“速度+姿态”匹配方程和“比力”匹配方程。依托激励组合体的运动性能约束,对误差参数的可观测性进行了分析,并对各个运动激励对参数辨识的效果进行了仿真,进而设计出了免拆卸标定的流程。最后,在转台和激励组合体试验条件下,对捷联惯组的免拆卸标定流程进行了全面的验证,试验结果表明所设计的免拆卸标定方法有着良好的效果。综上所述,论文以激励组合体的实际性能特性为约束,确定了“主惯组+子惯组”的总体技术方案,建立了详细的惯组误差模型、速度误差及失准角方程,设计了主-子惯组激励运动剖面及起竖剖面,开展了激励组合体地面试验,试验结果验证了标定方法的有效性。
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