用于陀螺系统的新型小型集成光学敏感器的模拟与设计

据我们所知，本文首次报道了一种小型集成光学敏感器，它基于多量子井(MQW)的微型环形激光器，用于陀螺系统。该器件能完全在单片上集成，可用于低(如陆地运载器)或高(如舰船、飞机及空载平台等)灵敏度的导航系统。该器件的模拟包括一些物理效应的影响，如量子噪声、闭锁、热效应及侧壁粗糙度引起的损耗等。根据陀螺的量子极限、可测速率工作区、工作热范围及功耗等指标，得到了很好的性能。相对其他现有光学解决方案，该结构明显具有许多优点：无偏振感应引起的噪声、无需使用频率锁定技术、忽略不计的弯曲损耗、较高的腔内品质因数、完整评价转动速度、可预测的陀螺标度因数、热变化及很高的动态范围等。     

用于陀螺系统的新型小型集成光学敏感器的模拟与设计

据我们所知,本文首次报道了一种小型集成光学敏感器,它基于多量子井(MQW)的微型环形激光器,用于陀螺系统.该器件能完全在单片上集成,可用于低(如陆地运载器)或高(如舰船、飞机及空载平台等)灵敏度的导航系统.该器件的模拟包括一些物理效应的影响,如量子噪声、闭锁、热效应及侧壁粗糙度引起的损耗等.根据陀螺的量子极限、可测速率工作区、工作热范围及功耗等指标,得到了很好的性能.相对其他现有光学解决方案,该结构明显具有许多优点无偏振感应引起的噪声、无需使用频率锁定技术、忽略不计的弯曲损耗、较高的腔内品质因数、完整评价转动速度、可预测的陀螺标度因数、热变化及很高的动态范围等.     

微型光学陀螺用光波导环形谐振腔的优化设计与制备

光波导环形谐振腔是微型光学陀螺的核心敏感部件,其性能直接影响陀螺系统的性能,是此种陀螺设计和制造的关键。利用广角有限差分光束传播法(WA-BPM)对二氧化硅光波导环形谐振腔进行了优化设计;在优化设计的基础上,在硅衬底上利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了掺GeO2的二氧化硅光波导环形谐振腔芯片,并通过了实验测试,其测量精细度可达16.7,可为今后集成光学陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。     

采用电子相位跟踪技术的数字集成光纤陀螺

提出了一种可用于光学相位调制的干涉仪型光纤陀螺的解调方案，它把光电探测器输出的电流信号与一个方波信号叠加并利用闭环电子线路调节脉冲的间隔来测量光学相移．光学相移的测量误差小于７×１０－ｒａｄ，该误差还可通过查表予以校正．利用此方案研制出的开环光纤陀螺的试验结果表明；有很好的线性度并与理论分析很一致．     

环形谐振腔式光纤陀螺的偏振耦合影响

探讨了在环形谐振腔式光纤陀螺中,在构成环形谐振腔的耦合器中产生偏振耦合的影响。首先从理论上和实验中证明了由于偏振耦合,环形谐振腔的谐振波形有很大变化。通过观测谐振波形发现,构成偏振耦合的原因是耦合器中2根光纤主轴间的倾角,该倾角可以用间接方法测量。明确了在光纤陀螺中使用这种有偏振耦合的环形谐振腔时,产生漂移的三种主要原因,并定量地证明了它们产生漂移的大小。另外还介绍了减少这些漂移的方法。     

气流双元抗加速度干扰角速度陀螺研究

介绍一种新型气流式角速度陀螺－－气流以元抗加速度干扰角速度陀螺。它从根本上克服了一般气流陀螺不能抵抗线性加速度干扰的重大缺陷。文中详细分析了这种陀螺的工作原理，提出了管内速流偏心抛物面理论，并以此为基础建立了较完整的理论，纠正了传统理论中的某些错误。这有助于对气流陀螺作用机理的进一步理解。这种陀螺具有固态、低成本、高线性、抗冲击、长寿命、低价格等独特优点。     

地磁陀螺组合弹药姿态探测技术研究

在对飞行弹体控制时，需要实时获取弹体的姿态角。文中提出了一种采用地磁传感器和硅微陀螺构建低成本姿态探测系统的方案，给出了利用地磁矢量和陀螺探测结果进行弹体姿态解算的数学模型。仿真结果显示．该方案在一定条件下可以达到较高的精度。     

径向基函数网络辅助的半球谐振陀螺信号处理方案

针对半球谐振陀螺经典信号处理方法，提出了一种改进方案，提高了检测精度，便于数字化处理。分析了测角过程中出现的输出跳变现象，采用径向基函数（RBF）神经网络检测方法避免了这种现象。建立了一套结合两种方法优点的组合测量方案。     

空空导弹光纤陀螺带宽特性研究

带宽是空空导弹IMU的重要指标之一。本文针对空空导弹光纤陀螺动态特征中的带宽特性进行了研究。分析了闭环数字光纤陀螺的带宽特性,以及导航回路、制导回路和稳定回路对带宽的需求,指出导航回路和制导回路要求带宽较高,而稳定回路要求带宽不宜过高。提出了一种工程化的光纤陀螺带宽测试方法,并完成某型空空导弹光纤陀螺带宽测试。     

半球谐振陀螺线振动试验分析

半球谐振陀螺是一种新型振动陀螺,加速度会对其造成影响。为了研究线加速度对半球谐振陀螺性能的影响,利用谐振子环形运动方程,推导了线加速度对半球谐振陀螺工作性能影响机理。设计线振动试验,通过小波分析试验数据,检验不同线加速度条件对半球谐振陀螺输出的影响规律,并通过对试验数据的方差分析,检验线加速度对半球谐振陀螺输出精度的影响。由理论推导和试验分析可知,线加速度对半球谐振陀螺输出影响较小,可以忽略。     

光纤陀螺在惯性基准系统中的应用研究

本文介绍了利顿（Ｌｉｔｔｏｎ）公司的干涉型光纤陀螺（ＩＦｏｇ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｇｙｒｏ）设计方案和两个演示用ＩＦＯＧ的验收情况,试验结果符合合同要求。虽然本文介绍了的是舰载光纤陀螺,但所应用的分析和试验方法对鱼雷光纤陀螺的研究会有一定的参考价值。     

低成本无源光纤陀螺

介绍一种没有非互易相位调制的无源光纤陀螺.熔融型光纤3×3方向耦合器提供一个恒定相移,因此,能在正交点上检测转速.由非保偏单模光纤线圈中的双折射耦合中心的不定变化引起的偏置和标度因数误差,可用一种反差不灵敏的信号再生方案来消除.在陀螺软件中已经实现简单的温度补偿程序,在-40～+70℃的范围内,陀螺软件产生的偏置稳定性小于0.04(°)/s,而标度因数误差小于0.5%.     

红外导引头位标器陀螺的方位效应研究

方位效应是同轴安装式位标器陀螺的一个固有缺点,它会给导引头带来诸多不利影响.文中详细分析了方位效应对陀螺的旋转磁场和进动磁场的影响,指出了方位效应的存在不仅会减小陀螺的有用力矩还会带来通道间的耦合.此外,方位效应还会影响信号的调制和跟踪的性能.给出了三种减小方位效应的方法,并重点介绍了一种新型结构的位标器陀螺,这种结构的陀螺跟踪范围大,方位效应小.     

光纤陀螺中随机游走的分析研究

随机游走是描述光纤陀螺性能的一项重要指标．在阐述随机游走概念的基础上,分析了引起随机游走的噪声源,并对各噪声引起的随机游走进行了理论计算,得出强度噪声是引起陀螺随机游走的最主要因素的结论．这为减小随机游走即抑制强度噪声提供了理论基础．     

基于6 类噪声项拟合模型的光纤陀螺噪声特性分析方法

针对传统的陀螺噪声特性分析方法出现拟合模型不准确的问题,提出一种基于6 类噪声项的拟合模型及分段拟合方法。采样某型光纤陀螺数据,分析了导致拟合模型不准确的内在机理,指出在光纤陀螺随机噪声中存在低频正弦项噪声成分,该项噪声在传统的5 类噪声拟合模型中通常被忽略。对于精度较高的光纤陀螺,这种忽略处理导致其拟合模型不合理、拟合系数结果不准确。通过对实测陀螺信号进行时域、频域分析,确定正弦项噪声的频率,将正弦项噪声纳入拟合模型中,提出一种包含6 类噪声项的拟合模型,同时为减小正弦项噪声、量化噪声项、零偏不稳定项、速率斜坡项等因相关时间相近而带来的耦合误差,提出一种分段拟合方法。针对某型光纤陀螺的实测数据的Allan 方差,基于6 类噪声项的拟合模型,采用文中所提方法进行噪声特性分析。结果表明:六类噪声项的拟合模型的拟合误差很小,拟合系数准确、可信。     

光学陀螺随机误差特性的混合理论方差方法分析

为更有效地测试和分析光学陀螺的随机误差特性,提出采用混合理论方差(TheoH)的方法全面表征和分析陀螺输出数据。该方法建立在Allan方差和去偏的#1理论方差（Theo1）的基础上,解决了Allan方差计算的平均时间只能够达到数据持续时间长度的一半,以及长相关时间下置信度下降的问题,同时构造的新方法能够自动去除Theo1方差相对于Allan方差的偏差。对比分析了新方法对白噪声特性以及光纤陀螺实测数据中随机噪声的类型和噪声水平的辨识结果。实验结果表明,通过去除偏差和提高方差估计的置信度,新混合理论方差方法对估计各种白噪声以及长相关时间下光纤陀螺噪声特性提取更有效,精度更高,同时能够兼容Allan方差对量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性、速度随机游走、速率斜皮5种噪声进行无偏估计。     

基于光纤陀螺的动态寻北方案

在陀螺罗经系统中,应用光纤陀螺（FOG）可使这种传统系统更具吸引力,因为它在重量、功率、预热时间以及成本方面具有很大的优点。本文介绍了一种基于FOG（它能够用于陀螺经系统）的新颖的动态寻北方案,描述了用于FOG地球信号的分析模型,并且通过锁相放大器模拟了地球信号,此外,开发了采用两个锁相放大器输出的一种寻北算法,这种提出的方案由开发出的算法组成,文中包含了模拟结果,以验证所提出方案的性能。     

光纤陀螺零漂信号的Allan方差分析

介绍了数字光纤陀螺（FOG）零漂实验的设备及环境，在测得特定光纤陀螺静态零漂信号的基础上，运用Allan方差理论对陀螺零漂信号进行定量的分析，得到了光纤陀螺角随机游走、零偏不稳定性、速率随机游走、速率斜坡和量化噪声5个误差源系数的大小，通过对各系数大小的分析，确定出该光纤陀螺在使用中有较大影响的误差源为角随机游走和零偏不稳定性系数，为该光纤陀螺进行各种误差补偿提供了理论依据。     

应用质子交换钽酸锂集成光学芯片的光纤陀螺

对钽酸锂和铌酸锂作为光纤陀螺集成光学芯片的衬底材料进行了比较。示出了应用质子交换钽酸锂芯片的光纤陀螺性能。结果表明（将检测功率归一化后），采用钽酸锂芯片的陀螺与采用铌酸锂芯片的陀螺性能是一样的。     

动力调谐陀螺仪动力吸振器的研究

建立了动调陀螺轴向振动力学模型，并根据仪表的具体结构，设计了两种不同结构形式的吸振器以用于动调陀螺的抑制。理论和实验数据表明，在动调陀螺轴系上附加有阻尼的动力吸振器，可以大幅度地降低仪表谐振时的振动放大量级，改善仪表的振动特性，提高其抗随机振动能力。