《用於車載自主導航系統雷射都卜勒測速儀關鍵技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由周健擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：用於車載自主導航系統雷射都卜勒測速儀關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周健
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
車載導航系統中傳統測速方式的固有缺點嚴重影響導航精度，該項目基於光學都卜勒效應深入研究可用於車載自主導航的雷射都卜勒測速技術，提出多點分層技術解決傳統雙光束差動系統不能進行離焦測量的難題，另外將分光再利用技術用於參考光結構增大光能利用率，並基於上述兩種技術分別設計兩種不同結構的雷射都卜勒測速系統；採用快速傅立葉變換、頻譜細化和頻譜校正相結合的技術提高都卜勒頻率的提取精度；分析系統實時測量的誤差並針對各種誤差提出控制措施；為了判斷測量準確度，研究雷射都卜勒測速參數估計的克萊姆－拉奧下限。項目旨在通過對新型結構物理機制和相關工程技術的分析，研製出精度高、測速範圍廣、動態回響快和重複性好的雷射測速系統，論證新型結構的可行性，為車載自主導航系統的發展提供有力保障。
結題摘要
在導航系統中，已有的測速方式(加速度、全球定位系統等)存在誤差累積、動態回響能力差等缺點，已經不能滿足導航日益發展的要求。雷射都卜勒測速具有精度高、空間解析度好、動態回響快、測量範圍大、非接觸測量等特點，已成為當今速度測試技術的重要發展方向。本項目對可用於車載自主導航雷射都卜勒測速儀的關鍵技術進行了深入研究。首先，基於條紋模型對雙光束系統控制體的體積進行理論計算及仿真模擬，選擇了合適的光學參數併合理布置多個光學探頭，利用多點分層技術設計多點分層差動雷射都卜勒測速系統；為了提高光能利用率，增強都卜勒信號，利用分光再利用技術對典型參考光結構進行改進並設計了新型參考光結構的雷射都卜勒測速系統；其次，分析了車載雷射都卜勒測速系統實時測量的各種誤差因素，著重研究了固態表面的運動散斑、大加速度等引起的都卜勒增寬而帶來的測量誤差，並針對各種因素提出相應的誤差控制措施；為了給車載自主導航系統提供三維的速度參數，結合多點分層差動技術和分光再利用參考光技術設計了三維雷射都卜勒測速系統；考慮到加速度會引起都卜勒信號頻譜的增寬，為了給系統的參數估計提供準確的評價標準，在引入加速度分量的基礎上，根據數理統計的理論，利用費希爾信息矩陣深入研究了高斯包絡型都卜勒信號參數估計方差的 CRLB。最後，在研究分析雷射測速光路結構、信號處理方案、誤差項及控制措施的基礎上，研製出了車載雷射都卜勒測速儀工程樣機。為評價所研製雷射測速儀的性能，進行了實驗室內的高精度轉台實驗。實驗結果表明：所研製雷射測速儀測量精度優於0.08%；測量線性度優於0.082%。進行了普通柏油路、泥濘草地、大石子路上等不同路況下的車載速度測量實驗以及與慣性測量單元的組合導航實驗，得到了較好的結果。
