● 摘要
惯性器件是惯性导航的核心部分，其性能的好坏直接影响导航精度，捷联惯导系统工程化应用中，环境温度变化以及系统自身的发热，会导致惯性器件的工作温度发生改变，惯性器件的标度因数和零偏也会变化，最终影响捷联惯导系统的初始对准和导航精度；论文分析了激光陀螺和加速度计的温度误差机理，通过数学方法对惯性器件温度误差进行了建模补偿，并对其辨识方法进行了研究。
本文首先研究了激光陀螺和石英挠性加速度计的温度误差特性，分析温度对激光陀螺和加速度计零偏、标度因数的影响。为后续建模工作提供理论指导。
然后以高精度激光陀螺为研究对象，对激光陀螺的输出误差补偿模型进行了理论分析。根据不同温变速率环境中激光陀螺的零偏变化，分别建立了激光陀螺零偏关于温度变化值的静态温度误差模型，以及关于温度变化值、温变速率值和温度梯度值的动态温度误差模型。采用分离辨识的思想，依次辨识出温度误差模型中温度、温度速率和温度梯度的参数。通过补偿温变环境引入的激光陀螺零偏温度漂移误差，显著改善了激光陀螺的零偏稳定性。采用K均值分析方法，以温度变化值为参考量，对激光陀螺零偏漂移进行分段建模补偿。
再次，从加速度计误差分析入手，对加速度计受温度影响的因素进行了分析。针对受温度影响较大的零偏和标度因数，以多项式建模理论为基础，采用分离辨识的方法，分别给出了加速度计零偏和标度因数温度误差模型。针对快速启动条件下加速度计零偏漂移现象，以启动时间为参考量对加速度计零偏输出进行温度误差补偿。通过该段特殊补偿，加速度计快速启动阶段精度提高50%。
最后，在经过温度误差补偿及标定的激光惯导系统上进行了一系列的测试，包括静态开机重复性测试、静态导航精度测试、恒温温度试验和变温温度试验，对补偿前和补偿后的惯导系统输出误差作了分析比较，完成了对惯导系统温度误差补偿效果的系统级实验验证。实验结果表明，文中提出的建模及辨识方法是有效可行的。