光纤陀螺寻北仪连续旋转寻北解算方案的研究

• 作 者: 宗明辉
• 机 构: 北京信息科技大学
• 出 处: 北京信息科技大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 寻北系统 光纤陀螺 连续旋转 相关滤波算法 卡尔曼滤波

随着重型远程自动发射武器的发展，对高精度寻北系统的需求越来越迫切，在隧道的施工、矿山的开采、大地测量以及大型的自动化生产线等众多的民用领域中，中、低精度的定位装置也具有广阔的应用前景。光纤陀螺是一种有巨大发展前景的陀螺，与传统的机械陀螺相比，它具有体积小、无转动部件、全固态、不易磨损、价格低廉等优点。在目前的技术条件下，光纤陀螺的精度还是低于传统的高精度的机械陀螺。为了在现有光纤陀螺的基础上研制出工程上实用的高精度寻北仪，在设计寻北方案时，应采取各种措施减小陀螺的输出误差，以提高寻北性能。　　寻北精度是光纤陀螺寻北仪重要的技术指标。提高寻北精度和可靠度是光纤陀螺寻北仪工程化应用的技术重点。为了提高寻北的精度，本设计对陀螺的输出信号进行了建模，并进行了卡尔曼滤波;重点研究了连续旋转寻北方法的信号提取方法;介绍了最小二乘法，卡尔曼滤波法，相关滤波算法的原理，比较了三种解算方法的寻北精度，阐述了相关滤波法的寻北优点，研究了系统的量化误差及其消除方法。并通过MATALB对相关滤波算法进行了仿真。　　根据相关算法原理，针对系统中的敏感干扰项对光纤陀螺寻北系统的软硬件进行了改进设计，重点改进了光纤陀螺的信号采集系统，采用FPGA进行高速采集，减小了信号采集时的误差。　　利用现有的寻北样机进行了相应的寻北实验。比较了相关滤波算法和传统的二、四位置寻北的寻北精度;验证了在不同转速、不同采样频率、不同解算方法下的寻北精度。实验证明:相关滤波算法能显著地提高寻北的精度。　　针对寻北系统中出现的问题体提出了改进意见，为以后的寻北研究打下了基础。