光纤陀螺由于其相对于机械陀螺和激光陀螺有许多独特的优越性,故在军用和民用领域中的潜在用途最广。捷联惯导系统是今后惯性导航系统发展的总趋势,随着光纤陀螺的广泛应用,光纤捷联惯导系统的研制将成为今后研究的重点。本文探讨的光纤陀螺罗经实质上是一种捷联惯导系统,与一般捷联惯导不同的是该系统能在舰船系泊状态下,即基座存在较大幅度的摇摆干扰时完成自对准。 本文的主要研究工作如下: 1.针对当前捷联惯导系统中惯性器件的输出大多采用增量形式的数据输出,简要介绍了适合于增量形式数据处理的捷联算法基本理论。基本理论包括四元数和等效旋转矢量算法、圆锥误差及其补偿算法、划船误差产生的机理及其补偿算法、涡卷误差产生的机理及其补偿算法。同时对捷联算法在摇摆基座上不考虑初始对准及陀螺加速度计的误差的导航算法精度进行了仿真。 2.着重研究了基于较大幅度摇摆基座的光纤捷联惯导系统初始自对准技术。本部分为光纤陀螺罗经算法构造的核心部分,具体提出了两种可行方案:①在惯性坐标系下的最小二乘法精对准方案。②在惯性坐标系下应用卡尔曼滤波法的对准方案。其中粗对准采用了地心惯性坐标系与载体惯性坐标系相结合的方法来实现,即以陀螺输出为量测信息,重力加速度为参考信息,来估计载体惯性坐标系与地心惯性坐标系间的关系的方法来实现粗对准。 3.对捷联惯导系统(SINS)、多普勒(DVS)和全球定位系统(GPS)的误差方程进行了分析,建立了以捷联惯导系统为主的船用组合导航系统。仿真结果表明组合导航系统在应用部分反馈时(位置与速度反馈)能有效抑制导航误差。 本文有如下创新点: 1.基于g信息的粗对准。 2.对准中以惯性坐标系作为参考坐标系,从而使得地球自转角速度信息转化为g的方向变化信息,从中提取北向信息,克服了基座的摇摆干扰。