复杂环境下全方位快速精确寻北技术研究

摆式陀螺仪作为一种经典的方位基准快速测量设备，被广泛应用于大地测量、勘探、建筑、航空、航天等众多领域，特别是近年来它作为自主定向设备在导弹无依托快速发射领域得到快速应用。国外高精度陀螺寻北仪定向精度能达到3″（1σ）以内，全方位寻北时间仅为10min，而国内精度普遍在12″～20″（1σ）之间，且在对架设位置有严格要求的情况下，时间仍超12min。这与国外先进设备相比有很大的差距。因此，有必要开展复杂环境下全方位快速精确寻北技术研究，开展复杂环境因子对陀螺寻北耦合干扰机理、寻北模式优化设计、对称横向锁放与快速平稳复合阻尼等研究，通过建立准确的耦合干扰模型和快速寻北算法，在快速锁放及复合阻尼等技术的配合下，采用多传感器检测与数据融合来实施精确补偿，以实现复杂环境下全方位快速精确寻北测量。

摆式陀螺寻北仪作为一种经典的方位基准快速测量设备，广泛应用于大地测量、勘探、建筑、航空、航天等众多领域。针对目前国内摆式陀螺寻北仪存在的寻北时间长、精度不够高、对架设位置要求严格等问题，本项目从机理分析，到试验样机开发、试验验证，实现了寻北的全方位、高精度和快速性。研究了摆式陀螺全方位寻北原理和算法，并对寻北方案进行了优化设计，实现了快速全方位定向；分析了振动、温度、磁场等复杂环境因子对寻北的耦合干扰机理及其对寻北精度的影响和补偿措施，提高了寻北精度；研究了锁放干扰力矩对陀螺运动的影响，开发了对称横向锁放机构，并对锁放模式进行了优化；分析了多种阻尼技术，特别是空气阻尼对灵敏部章动的影响规律，设计了基于空气狭缝阻尼的章动衰减机构，可与对称横向锁放机构一起实现快速平稳锁放；提出了基于双光电传感器检测的自摆零位快速测量方法和步进快速限幅方法，解决了实际中影响寻北速度的自摆零位测量和限幅问题。研究结果表明，本项目提出的方案，有效克服了对初始架设位置的严格限制和寻北时间长的不足，能够实现全方位快速高精度定向，寻北时间不大于9min，定向精度优于10″。研究成果可广泛应用于大地测量、工程测量、军事测量等需要快速高精度可靠定向的领域。