航天测量船静电陀螺监控器标定分析与应用

针对航天测量船标校经纬仪设备航向测量的局限性以及新装备的投入使用现状,分析了海上动态条件下静电陀螺监控器标定过程外界的影响因素,提出了静电陀螺监控器设备导航数据质量的分析方法.在此基础上,进行了试验数据的分析,通过与标校经纬仪测星计算的惯导航向误差比对,充分说明了该设备的良好性能,从而解决了测量船多云天气下标校经纬仪无法测星为惯导系统校准提供航向差的问题,实现了与标校经纬仪数据的互补,进而保障了航天测量船全天候海上测控的精度.     

航天测量船静电陀螺监控器航向误差拟合修正

为掌握航天测量船静电陀螺监控器航向误差的变化规律,减小静电陀螺监控器航向误差对测控精度的影响,从静电陀螺监控器设备的结构和监控原理上分析了静电陀螺监控器航向误差的产生因素,建立了静电陀螺监控器航向误差的数学模型。同时,在长期的试验数据累积和处理分析的基础之上,成功利用该模型对静电航向误差变化规律进行数据拟合。多次试验结果表明,该误差模型能够准确有效地对静电陀螺监控器航向误差进行优化,提高了静电陀螺监控器的航向精度。     

静电陀螺监控器对航天器定轨精度影响分析

航天测量船与陆基测控站在对航天器进行轨道跟踪测量中存在很大区别,陆基测控站是定点测控,定轨精度完全取决于无线电设备自身精度,而测量船是海基动态测控,定轨精度除受无线电设备自身精度影响,更大程度上受制于惯性导航系统(INS)提供的船姿船位(航向、船摇、位置)数据精度。测量船为提高船姿船位数据精度,使用了静电陀螺监控器(ESGM)与惯性导航设备(INS)、全球卫星导航系统(GNSS)相结合的组合导航系统。结合INS/ESGM/GNSS工作原理和测量船航天器定轨中船姿船位数据源的选择,将船姿船位数据精度对测量船定轨精度的影响进行了仿真,并通过无线电设备实测数据的事后数据处理对仿真结果进行了验证。研究结果表明,ESGM能够在很大程度上提高测量船航天器的定轨精度。     

静电陀螺监控器锚泊启动方法

静电陀螺监控器在海上应急启动时,要求载体等纬度匀速直线航行,这种条件很难满足.为此,通过分析静电陀螺监控器的启动原理和方法,完成设备在锚泊条件下海上启动试验.试验结果表明,锚泊启动过程中采取适当措施可使静电陀螺监控器在动态条件下完成启动和标定,导航精度接近码头启动的指标要求.这可在系统应急启动情况下降低对舰船航行工况的要求,为静电陀螺监控器在不同航行状态下的海上启动提供借鉴.     

基于星体测量的惯导水平姿态标定技术

水平姿态误差标定是提高测量船惯性导航系统精度的重要手段.传统的水平精度标定一般只能在实验室或坞内等静态条件下通过高精度水平仪来实现.针对动态条件下水平作差、平台旋转及经纬仪方位俯仰信息联立求解等标定方法存在标定条件苛刻、精度相对较低等局限性,提出了一种基于星体测量的惯导水平姿态标定新技术——俯仰脱靶量求解法,推导了计算公式,并对解算精度进行了系统分析.通过惯导精度鉴定及某次试验任务的检验,其解算精度在5.8″以内,具有较高的置信度.该方法解决了惯导水平姿态动态条件下标定的技术难题,为提高惯导水平姿态精度、实战数据的事后处理以及动态条件下加速度计零位标定提供了依据,对提高航天测量船总体测量精度具有重要意义.     

经纬仪测星评估惯导系统姿态角误差方法

针对动态条件航天测量船惯导系统姿态角精度鉴定和评估这个困扰多年的难题,提出一种利用经纬仪观测恒星对惯导姿态角误差进行解算的方法:用短时间(每颗星记录2 s)观测方位角大致均匀分布的多颗恒星数据解算惯导姿态角误差的稳态分量;用较长时间(每颗星记录200 s以上)观测特殊方位角单颗恒星的数据,观察惯导姿态角误差的动态特性,详细介绍了该方法数学模型的推导过程,从理论上分析了该方法各种数据误差源对解算精度的影响,并利用实际观测数据对惯导姿态角误差稳态分量和动态特性进行了解算和观察,结果与航天测量船惯导系统的设计指标基本吻合,表明该方法可以作为评估航天测量船惯导系统姿态角动态精度的一种有效手段.     

激光陀螺捷联惯导系统参数稳定性与外场自标定

惯导系统参数稳定性是决定系统精度的重要因素。基于激光陀螺捷联惯导系统参数稳定性统计分析,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统外场自标定的加速度计组件误差参数模型。以惯性组合转动后重新调平的水平姿态修正量以及静态下重力测量误差为观测量,不依赖外界方向姿态转角等基准信息,实现了加速度计组件主要误差参数在外场条件下的自标定,并给出了标定参数的修正方法。实验表明,常温下加速度计组件的标定参数发生明显变化,采用外场标定方法可对其进行修正,相应的水平姿态最大误差由65″减小到10″。该方法标定精度好,标定时间短,操作简便,且对基座不稳造成的瞬时姿态小扰动影响有抑制能力。     

静电陀螺监控器低纬度避免标定重置的快速预测方法

在低纬度地区,静电陀螺监控器48 h标定阶段易出现上陀螺高度角低于限定值,导致标定重置的问题。为了避免标定重置问题的出现,根据转子自转轴空间指向的变化特点,利用上陀螺的测角数据、惯导航向和位置数据,综合船舶运动、地球自转、壳体旋转的影响,推导出了预测上陀螺高度角的计算方法,并提出了适时调整载体所处纬度的规避方案。根据计算结果绘制了转子自转轴空间运动轨迹,实现了标定重置时间点的预测,预测误差小于3 min。该方法只需要很少的原始测量数据,预测精度高,提出的规避方案可操作性强,具有一定的推广应用价值。     

激光捷联惯导系统的外场动态标定方法

激光捷联惯导系统的误差参数随着时间的推移会发生变化,为了实现惯导系统长期稳定使用且不拆装系统,需要对外场动态条件下激光陀螺捷联惯导系统的系统级标定方法进行研究.首先根据线性时变系统的可现测性判据详细地分析了动态条件下捷联惯导系统的可观测性,从而给出了完全激励惯导系统12个误差参数(加速度计零偏、标度因数误差以及陀螺零偏...     

静电陀螺监控器几种启动模式比较及应用分析

静电陀螺监控器可以全天候提供连续高精度的位置及航向信息,其工作不受天气制约。该设备有码头启动和海上应急启动两种启动模式,海上应急启动根据载体所处的航行工况分为锚泊启动、漂航启动、等纬度航行启动三种模式。该设备启动流程较为复杂,分为陀螺对准、陀螺启动、六次校准、系统标定、系统导航五个子过程,不同启动模式对应的外界工况对各子过程的启动细节存在一定影响,进而导致不同启动模式设备导航精度存在一定差异。针对上述问题,通过分析设备结构和工作原理,结合测量船设备多次应用该设备的工作经验,将静电陀螺监控器几种启动模式对设备启动子过程的影响进行了综合比较分析,最后结合不同启动模式设备的导航精度提出了对应的应用建议,为静电陀螺监控器在不同状态下的启动和应用提供借鉴。