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第一部分 惯性技术基础篇 3

第1章 惯性技术基础知识 3

1.1 坐标系 3

1.1.1 日心惯性坐标系和地心惯性坐标系 3

1.1.2 地球坐标系和地理坐标系 4

1.1.3 载体坐标系和平台坐标系 4

1.1.4 坐标系间的矢量变换 5

1.2 惯性仪表 5

1.3 舒勒原理 6

1.4 惯性导航系统简介 7

1.4.1 平台式惯性导航系统简介 7

1.4.2 捷联式惯性导航系统简介 8

1.5 大地测量的作用 10

1.5.1 地球引力场和重力场 10

1.5.2 大地水准面 11

1.5.3 参考椭球体 11

第2章 惯性仪表 12

2.1 陀螺仪 12

2.1.1 旋转飞轮式陀螺仪及陀螺力学原理 12

2.1.2 光学陀螺仪 16

2.1.3 振动陀螺仪 19

2.2 加速度计 22

2.2.1 概述 22

2.2.2 线运动的测量 22

2.2.3 力反馈摆式加速度计 23

2.2.4 固态加速度计 25

第3章 陀螺稳定平台系统 32

3.1 光电吊舱陀螺稳定系统 32

3.1.1 系统组成 33

3.1.2 系统模型建立 34

3.1.3 系统参数 37

3.1.4 力矩电机参数核算 38

3.1.5 系统模型 40

3.1.6 吊舱陀螺稳定系统期望动态特性 41

3.1.7 方位轴PID校正与分析 41

3.2 船用三轴稳定平台 48

3.2.1 三轴稳定平台的结构 48

3.2.2 三轴稳定平台控制系统组成 48

3.2.3 三轴稳定平台稳定控制系统动态模型 50

3.2.4 系统模型参数 52

3.2.5 三轴稳定平台的解算模型 52

第4章 电控陀螺罗经 57

4.1 自由陀螺仪主轴的视运动 57

4.2 电控罗经的无阻尼运动 58

4.3 电控罗经无阻尼运动的理论分析 60

4.4 电控罗经的垂直阻尼 65

4.5 电控罗经的速度和纬度修正 68

4.6 陀螺漂移产生的误差及补偿 69

4.7 CLP-2YG型电罗经操作规程 70

第5章 快速寻北仪 72

5.1 寻北仪的组成和结构 72

5.2 理想寻北仪原理 73

5.3 陀螺仪有常值漂移时的寻北计算 75

5.4 平台不水平时的寻北计算 75

5.4.1 陀螺坐标系与地理坐标系之间的关系 75

5.4.2 重力加速度分解及平台倾角计算 76

5.4.3 偏北角γ的计算 77

5.5 带方位保持功能的寻北仪 78

第6章 磁通门技术 80

6.1 基本原理 80

6.2 双铁芯探头磁通门 82

6.3 磁通门罗经系统的测角原理 83

6.4 磁通门电路 84

6.4.1 磁通门探头的输出特性 84

6.4.2 磁通门电路的功能和基本环节 84

6.5 航向角的解算 86

6.5.1 编码式航向—数字转换 87

6.5.2 跟踪式航向—数字转换 88

6.6 磁通门罗经的补偿 91

6.6.1 磁通门罗经误差的简要分析 91

6.6.2 磁通门罗经系统的自差补偿算法 92

第7章 捷联式惯性系统 96

7.1 捷联系统基本结构 96

7.2 捷联惯性导航算法 97

7.2.1 姿态更新 97

7.2.2 速度计算 105

7.2.3 经纬度和高度计算 107

7.2.4 导航计算流程 107

7.3 捷联惯导系统的标定 107

7.3.1 数学模型 108

7.3.2 惯性器件标定方案设计 111

第二部分 惯性技术基础实验篇 125

实验一 旋转飞轮式陀螺仪基本特性演示实验 125

实验二 光电吊舱稳定回路校正演示实验 128

实验三 船用双轴稳定平台演示实验 130

第三部分 惯性技术综合实验篇 135

实验四 陀螺罗经无阻尼振荡实验 135

实验五 陀螺罗经阻尼振荡实验 138

实验六 平台水平时的寻北实验 140

实验七 平台水平时考虑常值漂移的寻北实验 146

实验八 平台不水平时的寻北实验 149

实验九 陀螺导航仪的方位保持实验 152

实验十 磁通门硬磁自差的校正补偿实验 155

实验十一 磁通门软磁自差的校正补偿实验 158

实验十二 捷联惯导系统的24位置加速度计标定实验 161

实验十三 捷联惯导系统的48位置加速度计标定实验 165

实验十四 光纤陀螺速率实验 167

实验十五 加速度计零位误差修正实验 169

实验十六 加速度计和陀螺场外标定实验 171

实验报告一 陀螺罗经的无阻尼振荡实验 173

实验报告二 陀螺罗经的阻尼振荡实验 177

实验报告三 平台水平时的寻北实验 179

实验报告四 平台水平时考虑常值漂移的寻北实验 181

实验报告五 平台不水平时的寻北实验 183

实验报告六 陀螺导航仪的方位保持实验 185

实验报告七 磁通门硬磁自差的校正补偿实验 187

实验报告八 磁通门软磁自差的校正补偿实验 189

实验报告九 捷联惯导系统的24位置加速度计标定实验 191

实验报告十 捷联惯导系统的48位置加速度计标定实验 193

实验报告十一 光纤陀螺速率实验 195

实验报告十二 加速度计零位误差修正实验 197

实验报告十三 加速度计和陀螺场外标定实验 199

参考文献 201