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1、第34卷第12期2012年12月艦船科學(xué)技術(shù)SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34．No．12Dec．，2012船用激光陀螺慣導(dǎo)單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可偉，喬海巖，孟凡強(qiáng)(中國船舶重工集團(tuán)公司第三六八廠，河北邯鄲056028)摘要：分析了激光陀螺慣性測量單元(IMU)單軸旋轉(zhuǎn)自動補(bǔ)償原理，建立了單軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，通過分析慣性測量組件的誤差模型和旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)系統(tǒng)誤差傳播方程，解釋了誤差補(bǔ)償機(jī)理。針對船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用要求，設(shè)計了基于四位置轉(zhuǎn)停的船用激光陀螺捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，對導(dǎo)航系統(tǒng)的總體方案、原理方案和轉(zhuǎn)
2、位方式進(jìn)行了論述，通過仿真驗證了設(shè)計方案的有效性。關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)；激光陀螺；捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中圖分類號：U666．16+3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672—7649(2012)12—0067—05doi：10．3404／j，issn．1672—7649．2012．12．014Analysisofthesingle-axialrotationsystemforthemarineringlasergyroINSKEWei，QIAOHai—yan，MENGFan-qiang(The368PlantofCSIC，Handan056028，China
3、)Abstract：Theauto—compensationprincipleofthesingle—axialrotationringlasergyroscopeinertialmeasurementunit(IMU)wasintroduced．Themathmodelofthesingle—axialrotationSINSwasestablished，ByanalyzingtheerrormodelofIMUandthenavigationerrorpropagatingfunction，themechanismoferrorc
4、ompensationmethodwasillustrated．Whichtheringlasergyroscopestrapdowninertialnavigationsystem(SINS)basedonfour—positionrotationschemewasdesignedwithrespecttotheapplieddemandofSINSonship．Theoverall，principleandrotationschemeofnavigationsystemwasdiscoursed．Theeffectivenesso
5、fdesignwasverifieddependedonsimulation．Keywords：rotation；ringlasergyroscope；SINS0引言激光陀螺屬于光學(xué)陀螺，其最大特點是設(shè)計簡單，沒有任何活動部件，啟動時間短，動態(tài)范圍廣，尺度因數(shù)線性度好，不存在機(jī)電干擾等誤差項，并且光學(xué)陀螺較其他機(jī)械陀螺的一大特點是適用于單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)。船用激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)¨。最大特點是在長航時應(yīng)用，其長期導(dǎo)航精度很關(guān)鍵，而且作為艦船的核心主慣導(dǎo)設(shè)備，其承載著為艦船各武備系統(tǒng)提供基準(zhǔn)的職責(zé)，故對其長航時位置精度以及姿態(tài)誤差穩(wěn)定性等
6、指標(biāo)要求很高?；诩す馔勇萏攸c，針對船用慣導(dǎo)應(yīng)用需求，要求所用激光陀螺指標(biāo)極高，而精度極高的激光陀螺’2。其成本很難得到控制，并且到工程應(yīng)用中，其量產(chǎn)存在很大問題。針對以上問題，我們提出了應(yīng)用較高精度的光學(xué)激光陀螺，采用單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)手段，在不增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，來提高系統(tǒng)導(dǎo)航精度。單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)是通過對IMU以一定方式旋轉(zhuǎn)來達(dá)到常值漂移補(bǔ)償?shù)?，在保證水平慣性器件輸出精度沒有改變的情況下，提高了系統(tǒng)長航時導(dǎo)航精度，尤其是系統(tǒng)位置精度。收稿日期：2012—02—07；修回日期：2012—03—19作者簡介：可偉(1983一)，男，
7、碩士研究生，高級工程師，主要從事導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)研究?！?8·艦船科學(xué)技術(shù)第34卷1單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)理系統(tǒng)中，單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣導(dǎo)導(dǎo)航解算原理如圖1所示。圖1單軸旋轉(zhuǎn)激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)工作原理Fig．1Principlesofsingle—axialrotationRLGSINS系統(tǒng)方案設(shè)計中，IMU由3個二頻機(jī)抖激光陀螺及3個石英撓性加表構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)調(diào)制機(jī)構(gòu)為速率旋轉(zhuǎn)及位置鎖定功能轉(zhuǎn)臺，該轉(zhuǎn)臺與IMU固聯(lián)，并且使得IMU在安裝過程中保證其垂向陀螺敏感軸與轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸平行，這樣，固聯(lián)的IMU相對于導(dǎo)航坐標(biāo)系進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。方案設(shè)計中，假設(shè)P系為轉(zhuǎn)動坐
8、標(biāo)系，n系為導(dǎo)航坐標(biāo)系。31，i系為慣性坐標(biāo)系，b系為船體坐標(biāo)系。由單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合典型捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差方程，系統(tǒng)誤差傳播方程可描述為≯=一山n。×妒+跏：一C：c：&u乞，跏=廠×妒+C：c：礦0一(
