高精度寻北仪技术研究对于军事、民用等许多应用领域均具有重要意义。随着激光陀螺技术的日渐成熟,采用激光陀螺研制高精度寻北仪成为可能。恒速偏频式激光陀螺寻北方案,可克服机械抖动偏频激光陀螺过锁区产生的随机游走误差影响,显著提高寻北精度和快速性。国内学者在三个陀螺和三个加速度计组成的恒速偏频激光陀螺寻北系统方面的研究已取得了一定的进展,研制成功了寻北仪样机。但是,从降低寻北仪成本的角度,研究由单陀螺或者双陀螺和单加速度计组成恒速偏频激光陀螺寻北仪的可行性和性能局限,仍具有实际意义。单陀螺或者双陀螺和单加速度计组成寻北仪的优点是成本较低,缺点是由于测量信息较少,精度通常受到较大限制,并且抗扰动能力较差,通常只能在静基座条件下应用。本文以实验室自主研制的高精度恒速偏频激光陀螺寻北系统为研究对象,在Kalman滤波寻北算法基础之上,提出基于虚拟陀螺、分时多位置测量的单、双陀螺寻北方案,分析其误差传播机理,根据快速性收敛指标,分析Kalman滤波的收敛快速性,并进行实测实验验证。并提出了基于正弦波正交检测技术的单、双、三陀螺寻北方案,更加直观的说明了转台旋转存在锥动、周期性转速不平稳和测角误差,所引起的方向敏感误差,对单、双陀螺寻北精度的影响。并且通过实测实验将方向敏感误差测量出来,定量分析其产生原因和误差影响程度。论文主要进行了以下几方面的研究工作:1.基于寻北系统的数学模型及12状态的状态方程,分析了恒速偏频寻北系统的误差传播特性;介绍了在恒速偏频状态下,基于Kalman滤波的寻北算法,分析其收敛快速性;以此为基础,进行了单、双陀螺寻北算法研究。2.针对单陀螺寻北方案,介绍了基于虚拟陀螺原理的寻北算法。该算法的IMU由单个激光陀螺和一个石英加速度计组成,另外两个陀螺和加速度计用虚拟陀螺和加速度计代替,组成三陀螺和三加速度计的IMU,就可以应用改进的Kalman滤波算法进行寻北。3.提出基于分时多位置测量原理的寻北算法,分析了周期性转台转速误差对分时多位置测量原理寻北算法的寻北结果影响,应用快速性收敛指标分析Kalman滤波的收敛快速性。采用单、双陀螺和单加速度计组成的IMU,可以降低寻北系统的成本,但是相比于第二章使用三个激光陀螺的寻北算法而言,仅使用单个陀螺或两个陀螺IMU系统的测量信息减少,所以精度有所下降,可以应用到低成本低精度领域。4.提出基于正弦波正交检测技术的寻北方案。以单轴连续旋转式陀螺寻北仪为研究对象,采用正交检测技术寻北时,由于转台旋转存在锥动、周期性转速不平稳和测角误差,将引入方向敏感误差,且对寻北精度影响较大。通过理论分析和实际测试,单、双陀螺寻北方案均不能完全补偿方向敏感误差,而采用三陀螺寻北方案能够完全补偿方向敏感误差,并利用实验室自主设计的恒速偏频激光陀螺寻北仪进行测试验证。