高精度双轴旋转光纤陀螺惯性测量装置

结合国家重大发展战略需求，针对航母和战略核潜艇等大型载体长航时高精度导航的需求，在对国内外相关技术分析的基础上，提出研制一种双轴旋转光纤陀螺惯性测量装置，从旋转方案优化设计、初始对准与在线自标定以及旋转机构设计三个方面开展研究，通过对其中关键技术的研究和突破，综合提升系统的精度与性能；在理论和方法研究的基础上，研制出导航精度优于1.0nmile/12hr的双轴旋转光纤陀螺惯性测量装置原理样机，以推进我国船用惯导向高精度、长航时和低成本方向发展。本项目的研究成果不仅可以应用到水面舰船、大型海上平台、核潜艇以及水下无人潜器，亦可推广应用到战略轰炸机、侦察机等需要长航时工作的载体上，应用前景广阔，对推动相关领域的技术发展具有重要的意义。

21世纪是海洋的世纪，由于海洋在经济和战略上的特殊地位，各国都加强了海上防御力量及对海洋资源的开发和利用。水下潜器和大型航母是重要的海洋开发和防御平台，其战略地位显而易见。基于水下潜器和大型水面舰船对惯导系统长航时、低成本、高可靠导航能力的迫切需求，鉴于光纤陀螺的高精度潜力、全固态特点和低成本优势，本项目开展长航时高精度双轴旋转光纤陀螺惯性测量装置研究，通过旋转调制误差控制方法与技术的突破，有效地降低成本、提高运载平台长航时导航能力。. 本项目主要成果:. 1. 基于旋转调制的导航误差抑制机理与方法。建立了双轴旋转调制惯导系统误差传播方程，明确了旋转调制对各类误差源抑制机理；基于平均零偏空间因数建立了旋转调制方式和调制效果间的映射关系，确定了双轴旋转调制的基本原则；提出了基于指令角速度修正的载体运动隔离方法，为实现中精度光纤陀螺长航时误差发散抑制奠定了基础。. 2. 旋转调制方式下初始对准与在线自标定方法。提出了基于“当地凝固惯性系”的动基座粗对准方法和基于比力外观测信息的精对准方法，并提出了连续-离散粒子滤波方法实现对准；建立了基于总体最小二乘的多位置标定方法，解决了无基准信息时在线标定的难题；提出了抑制IMU旋转引起的尺寸效应和轴系非正交角耦合误差的在线标定方法，提高了长航时导航精度。. 3. 旋转机构结构设计与旋转控制算法。分析了轴系非正交角、旋转控制误差对旋转调制效果的影响机理；设计了双轴旋转机构；提出了一种自抗扰-变结构复合旋转控制方法，并给出了融合控制策略，有效减小了旋转机构的转速控制误差和超调角，保证了旋转调制效果的实现。.研制成功了双轴旋转光纤陀螺惯性测量装置原理样机研制，达到了导航精度优于1nmile/12h的指标要求。.在本领域发表论文22篇，出版著作1部；获授权发明专利12项，受理发明专利10项；培养研究生9名；完成国防科技成果鉴定1项。成果已转入973项目研究。项目成员获国家自然科学基金优秀青年基金资助；项目组通过积极参加亚洲控制会议等相关学术会议，与国外同行进入了深入的交流。. 本项目成果不仅可应用到水面舰船、大型海上平台、核潜艇以及水下无人潜器，亦可推广应用到战略轰炸机等需要长航时导航的载体上，应用前景广阔，对推动相关领域的技术发展具有重要的意义。