框架式稳定平台中的装调误差影响视线角速度的测量精度。给出了框架轴系偏差的数学描述，在此基础上研究了轴系偏差和陀螺敏感轴交叉耦合情况下三自由度框架式红外稳定平台对视线角速度的计算方法。并比较了这两类装调误差对视线角速度测量精度影响的大小。仿真结果表明，通过对装调误差补偿，视线角速度的测量精度可显著改善。所得结果对新型框架式稳定平台系统的误差指标分配具有重要的参考价值。

针对激光陀螺单轴旋转惯导系统初始对准问题, 分析了影响初始对准精度的惯性器件误差参数, 理论推导了陀螺安装误差对对准精度及加速度计零位估计的影响, 并进行了仿真分析。仿真结果表明, 陀螺安装误差直接带入失准角估计误差, 并会引起等效加速度计零位估计误差, 可通过标定陀螺安装误差提高对准精度。

针对水平传感器存在较大方位安装误差角会导致调平时间延长的问题, 该文简述了四点调平策略和动态水平传感器工作原理, 建立了坐标矩阵、矩阵转换关系式, 讨论了动态水平传感器的方位安装误差对调平系统的影响。试验结果表明, 通过测试仪器使动态水平传感器的轴系与安装基座轴系平行的方法, 可减小方位安装误差角, 提高系统性能。

针对城市隧道、偏远山区等复杂路况下, 卫星导航系统信号被遮挡较严重或无卫星导航系统信号的场景中, 车载GNSS/INS组合导航系统精度下降的问题, 提出一种里程计辅助的高精度车载GNSS/INS组合导航方法。该方法中的组合滤波模式可根据载车环境变化在GNSS/INS组合模式和DR/INS组合模式间实现自适应切换, 该组合导航方法将三维里程计航位推算位置误差作为状态量扩充到常规组合导航滤波器中, 里程计的标度因数误差、安装角误差可通过里程计误差标定方法离线精确得到, 后续使用只需将里程计误差参数装订到组合导航系统中即可。车载试验表明, 7 km的信号遮挡场景下组合导航系统单个方向上的位置误差最大值也不大于8 m, 整个跑车过程中位置误差在3 m以内, 进一步保证了车载GNSS/INS组合导航系统复杂路况下的高精度定位。

在齿轮螺旋线的实际测量过程中, 不同轮齿的螺旋线倾斜偏差经常会出现较大差异。为提高齿轮螺旋线偏差的测量精度, 分别研究了芯轴和齿轮安装误差对齿轮螺旋线偏差的影响规律。首先分别建立了芯轴安装偏心和倾斜误差及齿轮安装偏心和偏摆误差对齿轮螺旋线形状偏差和倾斜偏差影响的数学模型, 然后制作了平垫圈(1#、4#)和楔角误差分别5.5 μm/45 mm(2#)和11.9 μm/45 mm (3#)的楔形垫圈, 用于进行齿轮螺旋线偏差的精密测试实验。得到如下结果: 采用2#楔形垫圈时, 螺旋线倾斜偏差fHβ的最大值与理论模型相差0.17 μm, 相对误差为7%; 采用3#楔形垫圈时, 螺旋线倾斜偏差fHβ的最大值与理论模型相差0.06 μm, 相对误差为1%; 而两次试验中齿轮螺旋线的形状偏差ffβ基本不变。实验结果表明: 齿轮安装偏摆误差对螺旋线偏差的实测结果与理论值基本吻合, 从而验证了所建数学模型的准确性。依据本文所建螺旋线的数学模型, 得到通过调整齿轮安装偏摆误差补偿各齿轮螺旋线倾斜偏差差异的误差补偿方法。本文研究对于研制高精度标准齿轮具有重要研究意义。

为了实现聚光器镜面单元安装误差的快速校准, 设计了一种螺纹副与球铰副组合的镜面单元支撑-调节结构, 该结构可以实现调节量的准确控制。提出了镜面单元位姿(轴线矢量和顶点位置)的快速测量方法和轴线矢量位姿误差的定量校准方法。首先, 应用摄影测量方法确定镜面单元表面的3个特征点(构成三角形)坐标, 建立镜面单元位姿、球铰中心与特征点坐标三者关联的数学模型, 实现镜面单元位姿的快速测量。然后, 结合镜面单元的调焦过程, 提出“三转一移”刚体运动(3次绕轴旋转和1次平移)来等效镜面位姿误差, 建立镜面单元位姿与螺栓调节量的关联模型, 实现镜面单元轴线矢量误差的定量校准。通过SolidWorks软件建立的虚拟调焦实验和室内的金属平板位姿调节实验, 验证了本设计的镜面单元支撑-调节结构的便捷性, 以及轴线矢量定量校准方法的有效性。提出的镜面单元校准方法不受反射镜几何形状的限制, 具有广泛的适用性。

针对目前星敏感器安装误差标定过程中存在的标定模型复杂标定测试流程繁琐等问题, 提出了一种星敏感器安装误差的三位置法地面标定方法。该方法根据坐标系的欧拉变换, 构建了星敏感器安装误差的数学模型; 根据误差模型, 提出了基于三轴精密转台的安装误差三位置法地面标定策略。采用最小二乘法和三位置法进行仿真对比实验, 结果表明, 安装误差的三位置法标定结果比最小二乘法标定结果的稳定性提高了近10倍。三位置法还具有标定测试流程简单等优点, 对提高星敏感器的使用精度具有重要参考价值。

为实现碟式聚光器镜面单元调焦的定量指导，需要建立镜面单元空间位姿与聚焦光斑特征的唯一定量对应关系。提出以镜面单元旋转和平移运动的组合等效引入位姿误差，基于光线跟踪方法建立位姿误差工况的聚焦光斑分布模型，引入聚光比阈值来提取聚焦光斑的特征边界，并采用最小二乘法对特征边界进行椭圆拟合，用于表征聚焦光斑的分布特征。分析了太阳直射辐照值、边界提取阈值、镜面单元位姿误差等对聚焦光斑特征的影响。结果表明，镜面单元位姿误差工况不同时，聚焦光斑的椭圆几何特征具有明显可区分性，用于镜面单元位姿反演具有可行性，为镜面单元调焦系统的搭建提供了参考。

为了提高寄生式时栅行波信号的质量和传感器的测角精度, 研究了离散式测头安装误差对传感器测角精度的影响。介绍了寄生式时栅的结构组成和工作原理, 建立了三维仿真模型, 应用Ansoft Maxwell仿真软件对测头与转子不同间隙、测头的俯仰角和偏摆角大小变化对传感器测角精度的影响进行了仿真实验分析, 同时应用84对级的寄生式时栅搭建实验平台进行了实际实验验证。仿真和实验结果显示: 安装误差中的间隙、俯仰角、测头的偏摆角等因素变化对传感器测量精度均有影响。间隙变化对测量精度的影响具有规律, 可通过建模进行修正。实验所用的84对级的寄生式时栅最佳安装间隙大小为0.2 mm。俯仰角、偏摆角的变化对测量精度的影响规律变化较复杂, 故文中建立了相应的误差补偿模型。本文的研究结果可用于指导传感器的结构优化设计、测头的安装和误差精确补偿, 进而提高传感器的测角精度。