FOG捷联惯导系统的误差测试与信号处理技术研究

1144766066 · 发表于 2022-4-28 15:41:25

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雅宝题库解析：
相比传统的机械陀螺，基于萨格奈克效应的光纤陀螺有很多独特的优势，如高精度，耐冲击，体积重量小，功耗低以及对线加速度不敏感等，因此更适合应用于捷联惯导系统。由于我国对光纤陀螺的研究工作起步较晚，研制的陀螺普遍存在温度特性差、信号噪声干扰严重、零偏稳定性差等诸多题目，因此目前国内光纤陀螺应用主要停留在中低精度的应用方面。基于上述题目，论文进行了光纤陀螺捷联惯导系统的误差测试和信号处理技术研究，尝试通过数字手段对光纤陀螺进行滤波去噪和误差补偿，以提高系统导航精度。论文工作主要包括以下几个方面：1）分析和测试验证了惯性测量装置IMU的系统误差标定原理，测试结果表明标定系统误差后的陀螺数据平均值与理想值之间的相对误差得到约2个数量级的改善；2）仿真分析了光纤陀螺中几种典型的随机噪声，利用Allan方差对实际光纤陀螺进行随机误差分析，结果表明影响陀螺精度的主要误差源是角随机游走噪声，且相比传统的多项式拟合法，Allan方差的叠加改进法能有效提高随机误差分析的精度。3）针对光纤陀螺的室内转台试验数据和室外跑车试验数据，选择不同的滤波算法进行了仿真试验，结果表明小波降噪技术在批量离线处理静态数据时能更好地保留有用信号的能量成分，IIR数字低通滤波器更适合实时处理无线性相位要求的静态数据，而FIR低通滤波器适合于对相位有线性要求的应用场所。4）比较研究证明了基于时间序列分析的光纤陀螺自回归AR建模方法的精度要高于传统的Gauss-Markov过程建模；结合AR建模方法，提出了基于小波多分辨率分析的Kalman滤波技术，对光纤陀螺进行了实时误差补偿试验，结果表明在利用小波分析提高AR模型的精度后，误差补偿后的时域效果和随机噪声分析结果均得到了改善。

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