针对车载激光捷联惯导系统行进间对准过程中晃动干扰、惯性器件常值误差等导致的对准精度降低的问题,提出了一种基于旋转调制的抗干扰车载激光捷联惯导系统行进间对准方法。针对行进间对准过程中存在的晃动干扰,采用惯性系下的姿态实时更新方法跟踪姿态变化,以克服角晃动干扰,并对比力方程进行积分以减小线振动干扰,同时结合姿态最优估计求得起始时刻的姿态,在更新方向余弦阵过程中,采用“单子样+前一周期”的等效旋转矢量算法减小不可交换误差对姿态解算精度的影响。接着采用单轴连续旋转调制方法实现对惯性器件常值误差的自补偿。仿真结果表明,该自主初始对准方法能够在行进间对准过程中克服干扰,消除惯性器件常值误差的影响,提升对准精度。

针对频域内分析惯导误差比较繁琐的问题,在时域内结合惯导误差微分方程及误差协方差黎卡提方程,分析了双轴旋转调制对惯性测量组件系统性误差及随机性误差的调制机理。结合激光陀螺双轴旋转调制惯导的特点,采用仿真实验和实际实验相结合的方法对相关分析进行了验证。实验导航误差结果表明双轴旋转调制能够调制系统性误差的影响,但不能调制随机性误差的影响,该结论有助于指导高精度长航时惯导设计时惯性器件的选择。

调制转台的到位精度以及速度平稳性直接影响舰载旋转调制激光陀螺惯性导航系统的导航定位精度。摩擦会使调制转台产生极限环现象,进而严重影响调制转台的到位精度以及速度平稳度。针对上述问题,基于变结构控制策略设计了旋转调制激光陀螺惯性导航系统旋转调制转台伺服控制系统,可以有效克服由于摩擦、未建模误差以及电机力矩波动产生的极限环现象。仿真结果表明,存在摩擦、未建模误差等外界干扰的条件下,调制转台的到位精度以及速度平稳度均能得到较为满意的结果。

陀螺动态寻北算法目前普遍采用动态测试结合数据拟合的方法，针对此方法处理动态测试数据存在去噪效果不强、数据存储运算量大的缺点，提出一种基于互相关函数消噪的快速动态寻北方案，推导了寻北原理公式。该方法先利用连续恒速的机械旋转将激光陀螺和加速度计的输出信号调制成一定频率的三角调幅波；然后，根据互相关函数同频相关，不同频不相关的性质，取两路相同频率的基准信号分别计算与陀螺和加速度计输出信号的互相关函数，以消除惯性器件漂移和噪声对寻北精度的影响。仿真结果表明，新算法可实现全姿态下的高精度陀螺寻北，30 s的方位角和姿态角误差小于0.01°。寻北实验结果表明，该算法对惯性器件测量过程中的各类噪声有很好的抑制作用，5 min寻北标准差达到32.7″，基本满足高精度寻北的需求。

设计了舰船姿态信息测量系统,主要用于舰载惯性导航系统试验测试。在分析系统测试原理的基础上进行总体技术方案构建,对惯性测量单元、旋转调制系统和温度控制系统进行了重点设计,完成了导航解算方案和姿态误差仿真试验。试验结果表明,所设计的各部分工作正常,满足系统的总体要求。为将来实施舰载惯性导航装备试验打下良好基础。

分析了单轴和双轴连续旋转方案对于捷联惯导系统误差特性的影响。结果表明，单轴连续旋转不仅不能调制旋转轴向上陀螺的常值漂移，反而引入大小为刻度系数误差与旋转转速乘积的等效陀螺漂移，此漂移严重制约高精度陀螺组成的捷联惯导的定位精度。双轴连续旋转可以调制旋转轴向陀螺的常值漂移以及由刻度系数误差和旋转转速耦合引入的等效陀螺漂移。但因惯性器件的刻度系数误差与载体运动耦合，会在3个轴向引起等效陀螺漂移，此漂移对系统的定位精度影响强烈。不同的仿真实验证明了理论分析。

基于旋转调制的自补偿技术是进一步提高激光陀螺仪捷联惯导系统导航精度的有效方法。研究了旋转调制捷联惯导系统中的激光陀螺仪误差补偿方法。建立旋转式捷联惯导系统激光陀螺仪的误差传播方程，分析激光陀螺仪旋转误差效应及误差传播特性，在此基础上建立了调制策略编排目标函数；研究了双轴交替旋转调制模式下的调制策略编排方案，提出了一种改进的16次序双轴交替旋转调制方法，建立了基于双轴转动角速度的动态误差方程，实现了转动过程中激光陀螺仪的常值项误差、标度因数误差、安装误差的有效补偿，进一步抑制速度误差积累所引起的位置误差。仿真结果验证了该方法的有效性，提高了捷联惯导系统导航精度，可为旋转调制光学捷联惯导系统设计提供理论参考。