捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响, 需在使用之前进行精确地标定和补偿。为了更加有效地标定误差, 设计了一种10位置系统级标定的方法。利用简化的误差模型和速度误差变化率方程, 建立了所有误差参数与导航误差之间的线性关系。通过设计的10位置连续旋转方案对由各项误差参数引起的速度误差进行充分激励, 利用所得数据进行卡尔曼滤波, 计算出包括陀螺仪和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计二次项误差等24个误差参数。仿真得到陀螺零偏误差优于0.000 75(°)/h, 加速度计零偏误差优于5 ?滋g, 陀螺和加速度计的安装角误差优于1.5″, 标度因数误差优于2 ppm(1 ppm=10-6)系统, 加速度计二次项误差优于0.15×10-6 s2/m。另通过3组实验验证了重复性, 证明了该方法确实有效。

捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响, 针对陀螺的标度因数误差和非正交安装角误差, 提出了一种以圆锥运动激发姿态误差来进行快速标定的方法。通过理论分析得出, 在短时间内, 由于标度因数误差和非正交安装角误差的存在, 圆锥运动将激发出随时间线性增大的姿态解算误差。将解算得到的姿态误差与陀螺数据联立, 可以反解得到标度因数误差和非正交安装角的值。通过仿真验证, 安装角误差能达到1″以内, 标度因数误差能达到5ppm以内。

针对船用星惯组合导航系统中惯性导航系统和星敏感器之间刚性和弹性两种不同的安装方式, 提出了一种星敏感器安装角的动态标校方法。该方法以星敏感器得到的姿态数据和惯导系统输出的姿态数据构建滤波观测量, 基于惯导误差传播方程构建状态方程, 通过 Kalman滤波实现对惯导系统姿态误差和星敏感器安装误差的动态最优估计。基于“远望三号”航天测量船的实测导航数据、船体弹性角形变数据对该动态标校方法进行了仿真测试, 结果表明星敏感器与捷联惯导系统之间本地刚性安装时安装角动态标校误差较小, 异地弹性安装时由于安装误差角的动态变化导致标校误差较大。

设计了一套高精度的速率偏频激光陀螺寻北仪样机。样机主要由90型速率偏频激光陀螺和高精度单轴一体化转台构成，采用东西向二位置寻北方案，通过滑动平均法处理采样数据，降低量化误差的影响。在地理纬度28.2°处进行寻北实验，结果表明,静基座条件下200 s寻北精度优于16″。

通过标定速率偏频激光陀螺(RBRLG)的安装误差角,实现了标度因数的高精度测量。根据速率偏频激光陀螺的结构特点,通过分析常规的标度因数测量方法,发现安装误差角直接决定了标度因数的测量精度,进而提出了一种安装误差角的标定方法。该方法将速率偏频激光陀螺倾斜约45°安装于位置转台上,分别测量其处于4种状态时激光陀螺的脉冲输出,通过运算即可得到激光陀螺的安装误差角,进而对标度因数的测量公式进行修正。实验结果表明,标定安装误差角后速率偏频激光陀螺标度因数的测量精度可优于10-7。

提高速率偏频激光陀螺静态角速率测量精度在其应用领域具有重要的作用。通过对速率偏频激光陀螺随机漂移数据进行分析处理,发现量化噪声对陀螺精度有较大的影响,进而提出了一种基于滑动平均的速率偏频激光陀螺静态角速率测量算法,并进行了理论分析及数值模拟。结果表明,通过合理的选择分组参数,该算法可以有效地降低量化噪声对速率偏频激光陀螺静态角速率测量精度的影响。实验结果也验证了该算法的有效性,可以应用于其它类似需要降低量化噪声的场合。

以激光陀螺输出拍频的理论公式为出发点, 分别从理论、仿真和实验三个方面分析了激光陀螺标度因数的正反转不对称性。标度因数的正反转不对称性对速率偏频激光陀螺的精度具有非常重要的影响, 分别从理论分析、数值模拟的角度比较详细地讨论了标度因数与转动方向的关系, 提出了一种在无须知道陀螺零偏和地球自转分量的情况下, 用于测量标度因数不对称性的实验方案, 通过实验得出某型激光陀螺转速绝对值为72°/s时, 标度因数正反转不对称性约为0.02×10-6。

锁区对速率偏频激光陀螺的性能有重要影响, 而高精度的锁区测量依然是一个难题。从激光陀螺闭锁方程出发, 通过理论近似的方法得到了锁区与激光陀螺输出信号谐波的近似关系。在此基础上提出了一种激光陀螺锁区的谐波测量方法, 进而通过闭锁方程的严格数值解进行了修正和误差分析。最后利用谐波测量法测量了某一激光陀螺的锁区大小, 结果表明精度能够优于5%。

半实物仿真导引头光学系统性能的好坏是影响仿真实验效果的关键.介绍了激光半主动导引头及其光学系统的结构、特点.详细分析了光学系统的能量接收灵敏阈值、瞬时视场、动态视场等参数.根据光学系统设计的一般原则和半实物仿真导引头对光学系统的特殊要求,基于实际导引头光学系统的技术参数要求,利用ZEMAX优化设计出了具有较高成像质量的激光半主动寻的制导的半实物仿真导引头的光学系统.实验结果表明,该系统满足各项参量要求,具有较高成像质量,为相关光学系统的分析和设计提供了参考依据.

激光测距的关键在于光电微弱信号的检测,如何调和可靠性和灵敏度之间的矛盾是弱检问题的关键.激光测距系统包括主控电路、发射电路、接收电路、计时电路以及其他一些功能电路,其中与虚警的产生和抑制密切相关的部分主要是接收电路和主控电路.从硬件设计和主控电路软件算法两方面,对测距机虚警抑制方法进行了分析,其虚警抑制方法对其他激光测距系统具有普遍意义.