在陆用组合导航领域, 激光多普勒测速仪作为速度传感器能够与捷联惯导系统组成组合导航系统。为了抑制车辆颠簸引起的倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响, 文中给出了基于Janus配置的分光再利用型激光多普勒测速仪。针对其与惯导系统组合导航过程中该配置结构测速仪的误差参数, 文中首先推导了该测速仪的速度误差模型, 在此基础上提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定法。实施了仿真及车载组合导航实验验证该方法的有效性。实验结果表明: 文中提出的标定方法是有效的, 误差参数补偿后的Janus配置激光多普勒测速仪能够大大提高组合导航定位精度。

为了抑制车辆颠簸、倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响, 设计了基于Janus配置的分光再利用结构激光多普勒测速仪, 该测速仪由两个激光多普勒测速仪子系统镜像安装而成, 可补偿倾角变化对速度测量的影响, 因此对倾角变化不敏感.车载实验结果表明该测速仪的测速相对误差为0.3%, 在55.6 km的行程中组合导航的最大位置误差为5.8 m.该结构激光多普勒测速仪能够抑制车辆颠簸、倾角变化对速度测量的影响, 提高组合导航定位精度, 更适合陆用组合导航.

针对当前激光多普勒测速技术只能应用于二维平面运动载体导航这一现状, 对该技术在飞行器三维空间运动导航中的应用进行了探索性研究。首先, 通过对激光多普勒波束配置特性进行分析, 提出了能够最大程度获取飞行器导航信息的激光多普勒波束配置方案。随后, 利用多普勒频移理论建立了相应的激光多普勒导航状态方程, 并针对状态方程太少, 无法求解这一现状, 提出了一种交叉采样解算法分时解算飞行器各状态量, 通过推导得到了飞行器的速度、姿态解算公式, 实现了对所有导航状态量的解算。最后, 根据所提出导航解算方案的特点, 对激光多普勒测速仪在实际飞行器导航中的应用方式进行了分析, 提出了相应的导航策略, 并通过对某飞行器进行六自由度仿真对所提出的方法进行了验证, 仿真结果证明了设计方案的正确性和有效性。

为了减小载体振动对传统差动激光多普勒测速仪(LDV)测速精度的影响, 提出了Janus配置的差动LDV, 并对其速度测量的相对误差进行了理论分析与数值仿真。结果表明: Janus配置技术可以近似反演出载体上下振动时的俯仰角, 并对速度进行补偿; 载体上下振动对传统差动LDV的测量精度有较大影响, 而对Janus配置的差动LDV的影响较小; 在Janus配置的差动LDV中, 当存在俯仰角且大小一定时, 随着载体上下起伏速度与运行速度比值增大, 速度测量的相对误差增大; 当载体上下起伏速度与运行速度的比值为0.01, 俯仰角小于10°时, Janus配置的差动LDV的速度测量的相对误差小于0.2%。