旋转加速度计重力梯度仪的误差分析

【摘要】：旋转加速度计重力梯度仪是以加速度计为主要敏感元件、利用旋转调制和共模抑制等来抵消和减弱加速度计误差,用以实现重力梯度测量的高精密测量仪器。本文从以下几个方面对旋转加速度计重力梯度仪的相关理论进行了研究:(1)基于重力梯度的物理含义,从最基本的运动方程出发,以牛顿第二定律、场论和动力学中的相关知识为工具,对使用加速度计进行重力梯度测量的测量方程进行了推导。建立了用旋转加速度计实现重力梯度测量的数学模型,并对模型中各项对应的具体物理含义进行了解释说明。最后,依据实际情况对测量方程进行了简化。(2)考虑重力梯度测量系统中可能出现的误差源,推导了误差传播方程。利用旋转加速度计重力梯度测量的数学模型推导了加速度计位置安装误差、加速度计角度安装误差、角速度测量误差在测量系统中的传播规律,研究了加速度计匹配度对重力梯度测量的影响。依此找到了抵消和抑制误差源对测量系统影响的方法,为旋转加速度计重力梯度仪的研制奠定了基础。(3)研究了解方程组解调法和积分解调法两种重力梯度信号解调方法。指出了解调方法在重力梯度测量系统中的重要地位,为后续寻找更优的解调方法提供了经验。(4)利用matlab中的simulink工具搭建仿真模型,利用仿真数据对两种解调方法进行了验证,依据仿真结果对解方程组解调法进行改进得到最小二乘解方程组解调法。最后通过两种解调方法的仿真结果的比较,对重力梯度信号解调中产生的误差进行了分析。
【关键词】：旋转加速度计 重力梯度 误差分析 测量方程
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH824.4