光纤陀螺输入轴失准角温度补偿研究

提高温度特性是光纤陀螺仪工程化的一个难题,温度补偿是解决该问题的一种有效方法。光纤陀螺与温度相关误差项主要为零漂和标度因数,输入轴失准角也是影响光纤陀螺应用的一个重要误差项。在大量试验的基础上,分析了光纤陀螺输入轴失准角误差产生机理,采用多项式拟合方法建立了输入轴失准角误差全温模型,对多套光纤陀螺进行了全温补偿。试验结果表明,输入轴失准角补偿前全温变化在2?10^-3rad数量级,补偿后全温变化小于3?10^-4rad,精度提高了近一个数量级,大大提高了光纤陀螺仪的全温性能。     

基于数据迭代的FOG误差参数闭环标定方法

针对光纤陀螺(FOG)误差参数是影响系统导航精度的主要因素,且传统开环标定方法对陀螺零偏、标度因数和安装误差角标定精度不高而制约系统精度进一步提高的现状,提出一种FOG迭代闭环标定方法。该方法分别在捷联惯导系统罗经对准和导航过程中完成对FOG零偏、标度因数、安装误差的标定。利用Matlab建立仿真环境,将传统分立式标定与闭环标定方法得到的仿真结果进行对比,结果表明:提出的闭环标定方法可有效地提高光纤陀螺标定精度。     

基于单轴速率转台的角速度传感器标定方法

针对传统的标定方法标定成本高且对北向基准的要求严格等问题,提出了一种用单轴速率转台作为标定设备的光纤陀螺捷联航姿系统标定方法。对光纤陀螺组合的误差进行建模,将光纤陀螺捷联航姿系统安装于单轴速率转台上,使光纤陀螺捷联航姿系统的3个陀螺轴向分别朝下进行标定实验,由此标定出3只光纤陀螺的零偏、标度因数和安装失准角共12个误差参数。通过对标定精度进行分析,验证了该方法的可行性,其标定成本低且不需要北向基准,具有一定的工程应用价值。     

基于双轴转位机构的光纤陀螺标定方法研究

针对调制型捷联系统中光纤陀螺误差系数随时间变化的问题,提出一种利用双轴转位机构实现陀螺六位置静态标定方法.根据光纤陀螺仪误差模型,利用转位机构设计六位置标定路径,激励出陀螺仪标度因数、安装误差和零位,标定新方案避免了陀螺仪误差系数的耦合.分析了转位机构的转位误差对标定精度的影响,并利用调制型捷联系统导航实验对六位置标定方案进行原理性验证.结果表明,六位置标定方法所引起的系统定位精度优于传统标定方法.     

光纤航姿小角速率误差建模及标定技术研究

文章主要基于某型光纤捷联航姿研制过程中出现的转位后纯惯性姿态发散快的问题开展研究,分析定位问题原因,针对光纤陀螺小角速率标度因数存在的非线性特点,通过误差建模及标定补偿技术,提升小角速率标度因数线性度、航姿对准精度及纯惯性姿态精度,以满足长时间精度保持的系统要求。工程实测数据表明,该标定补偿技术的应用能够使光纤捷联航姿准确测量地球自转角速率,有效减小对准零位误差,提升长期姿态精度,实现优于4 h 0.5°的姿态指标要求。     

三轴斜置一体化光纤陀螺测试技术研究

三轴斜置一体化光纤陀螺性能的测试技术是实现高精度惯性导航的重要组成部分.原有三轴斜置一体化光纤陀螺标度因数和分辨率的标定方法依靠工装在理论测试模型的基础上逐一对各陀螺进行测试,测试时间长,对工装精度要求严格.针对上述问题,提出了通过测算安装误差和解算旋转矩阵来标定其标度因数和分辨率的方法.试验证明:方法可以快速、准确地一次性对三轴斜置一体化光纤陀螺中所有陀螺的标度因数和分辨率进行测试,解决了原有测试技术操作复杂、耗时、对工装精度要求严格的问题.     

光纤陀螺在船载天线上的应用

光纤陀螺在船载天线的稳定控制中承担着十分重要的作用,根据光纤陀螺的零偏、标度因数（SF）、随机游走系数（RWC）等关键指标可以对光纤陀螺划分精度等级。在光纤陀螺的应用方面,讨论了设计方法,比如：供电设计、接口设计以及陀螺输出的数字滤波器设计和数字调试中的可视化设计,同时也对陀螺环的数字化实现、复合控制设计以及PID调试的常用技术以及隔离度的计算及分配方法进行了阐述。     

双轴旋转惯导系统转位误差对导航精度影响研究

针对双轴旋转惯导系统转位误差对导航精度的影响机理问题,在研究陀螺的非线性标度因数误差效应基础上,分析了转位误差与陀螺非线性标度因数误差的耦合作用,对耦合作用对导航精度的影响进行了仿真.研究表明:陀螺非线性标度因数误差不变时,转位误差会引起导航经度误差的积累和发散,积累和发散的程度与转位误差大小近似呈正比关系;转位误差不变时,导航经度误差会随陀螺非线性标度因数误差的增大而增大.     

MEMS陀螺仪参数校准方法研究

针对陀螺仪标定成本与精度之间矛盾的问题,建立了陀螺仪的误差模型,探索了一组最佳标定位置,提出了针对陀螺仪的零偏、标度因数和安装误差角等参数引起测量数据出现偏差的4位置标定方法.并将该方法应用于机载系统的姿态测量单元,估计出了陀螺的标定参数,并对标定后的陀螺仪进行试验测试.测试结果表明,标定后陀螺仪的性能满足预期试验要求,验证了该标定方法的正确性和有效性.     

干涉型光纤陀螺随机噪声的分析研究

系统地分析了光纤陀螺所包含随机噪声的种类及其来源和特性,介绍了分析光纤陀螺随机噪声的工具———A llan方差法和国军标模型拟合法。对某型干涉型光纤陀螺的静态实验数据,分别应用上述2种分析方法,计算分析了光纤陀螺信号中的噪声分量。计算结果表明:试验所用的光纤陀螺输出的静态信号中含有量化噪声、角随机游走噪声、角速率随机游走噪声、零偏不稳定性和速率斜坡噪声,其中,角速率随机游走噪声、零偏不稳定性和速率斜坡噪声含量较大。该分析研究对光纤陀螺的研究有很好的应用价值。     

一种新的无陀螺惯性测量组合标定方法

无陀螺惯性测量组合在角速率解算过程中不仅需要知道加速度计标定因数、零偏及实际安装方向向量,还需要准确获取加速度计的实际安装位置.针对上述特点,以加速度计输出模型为基础,提出并建立了一种广泛适用于各种无陀螺惯性测量组合的标定方法.该方法经转台位置和速率实验验证可以准确得到加速度计标度因数、零偏及安装误差,进一步提高了载体线加速度和角速率解算精度,从而为后续的姿态解算奠定基础.     

激光陀螺捷联惯导系统的误差参数标定方法

为降低激光陀螺捷联惯导系统误差参数标定对高精度转台的要求,在不精确对北和调平的情况下,综合分析北向基准误差、水平基准误差、转台轴正交度误差、角位置误差以及标定时间等诸多因素,考虑对称位置和整周期旋转等编排原则,改进了速率标定方案,标定出陀螺仪的标度因数和安装误差,同时提出了一种十二位置连续转动标定方法,标定出陀螺仪的零偏以及加速度计的误差参数项.实验结果表明,与传统方法相比,标定精度相当,降低了对标定转台的要求,减少了标定时间,有较高的工程应用价值.     

SINS/CNS组合导航系统陀螺在线标定技术

陀螺仪长时间工作时,由于环境变化等因素,会产生陀螺漂移、标度因数误差和安装轴不正交误差,而且由积分得到的姿态参数信息误差也会相应变大,因此需要对陀螺进行在线标定。借助CNS提供的高精度姿态信息,基于四元数误差建立陀螺在线标定模型,采用卡尔曼滤波器对SINS/CNS组合导航系统陀螺在线标定技术进行仿真研究。仿真结果验证了该算法的有效性,能够估计误差模型中的所有参数,并且满足标定精度要求,具有工程应用价值。     

三轴光纤陀螺样机研制及其关键技术

介绍一种小型三轴一体化光纤陀螺仪工程样机的研制.三轴一体化设计是三个光纤陀螺共用一套光源系统和信号处理电路系统,光源采用SLD光源,光源驱动电路为精密温控和恒流源驱动;信号处理电路采用方波调制和阶梯波反馈实现数字闭环;核心光路采用模块化设计;为了提高陀螺温度性能,建立了三轴陀螺全温误差模型并进行了补偿.工程样机测试表明,三轴光纤陀螺零值稳定性小于0.3°/h,零偏重复性小于0.2°/h,标度因数非线性小于50ppm,陀螺温度性能较好,具有较强的抗振动和冲击能力.     

基于FPGA的硅微陀螺数字测控和温补技术研究

硅微陀螺仪由陀螺结构和测控电路组成,随着模拟接口电路的日臻完善,陀螺仪性能的提升主要靠数字电路中的测控和补偿算法。目前硅微陀螺测控电路正在向芯片化方向发展,为了加速硅微陀螺测控电路芯片化进程,用Verilog硬件描述语言设计了AGC和PLL对陀螺幅度和相位进行闭环控制,科氏力平衡进行闭环检测。对因加工造成的正交误差,设计了正交校正闭环。根据温度对陀螺仪的影响,对标度因数进行线性补偿,对零偏进行了BP神经网络补偿。实验结果表明,该控制系统下AGC相对稳定性为124ppm,PLL相对稳定性为79.1ppm,常温零偏稳定性为2.9o/h。在0℃到65℃温度范围内补偿前零偏稳定性为17.7o/h,补偿后零偏稳定性为9.1o/h,标度因数温度灵敏度降低1个数量级,不仅提升了硅微陀螺仪的性能,也为陀螺ASIC设计奠定了良好基础。     

光纤陀螺仪在摇摆状态下的误差测试分析方法

首次提出了利用高频角振动台和角速率积分的方法来测试分析光纤陀螺仪(FOG)在摇摆状态下的测量误差,并试验证明了该误差测试分析方法的有效性。采用高频角振动台,对光纤陀螺仪敏感到的角速率进行积分得到角位移,减去实际的角位移,得到光纤陀螺仪累积的角位移误差。采用这种方法,可以看出摇摆过程中光纤陀螺仪测量误差的变化规律,有利于分析光纤陀螺仪的设计问题,并采取合适的方法抑制角位移误差。该方法弥补了摇摆状态下光纤陀螺仪误差测试分析方法的不足,为光纤陀螺仪的设计和应用提供了一种新的分析测试手段。     

MEMS陀螺仪大失准角解耦测试方法的研究

针对传统陀螺仪测试方法不适用于MEMS陀螺仪测试的现状,分析了MEMS陀螺仪标度因数和输入轴失准角测试特点,在此基础上,提出了一种新的解耦测试方法;同时,设计了解耦测试夹具,并给出了解耦测试试验流程;最后采用MEMS陀螺仪典型试验参数进行了仿真.仿真表明,该方法实现了测试参数的解耦,提高了测量精度,适用于大输人轴失准角的MEMS陀螺仪.     

光纤陀螺仪及其应用

光纤陀螺是近几十年快速发展起来的用于测量惯性空间角速度的光纤传感器件,由于其自身的优越性,光纤陀螺在许多领域都有较高的应用价值。文章主要阐述了光纤陀螺仪的工作原理、开环光纤陀螺仪和闭环光纤陀螺仪的结构、总结了光纤陀螺的主要性能参数,介绍了光纤陀螺在航海、航天的空间技术、军事、民用领域应用。     

基于LS-SVM的开环光纤陀螺误差补偿方法

针对开环光纤陀螺标度因数是非线性的,而且随着输入角速度增大,光纤陀螺线性度误差也越大的问题,提出采用基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的分段误差补偿方法.以LS-SVM和直接近似法补偿误差大小为依据,确定分段门限值.采用实测转台上先纤陀螺VG941在全量程范围内的输入输出数据为训练和检验样本.结果表明分段误差补偿方法使光纤陀螺最大线性度误差由15%降至2‰,验证了方法的可行性和有效性,提高了开环光纤陀螺的精度.     

小波分析法在光纤陀螺随机误差补偿中的应用

光纤陀螺随机漂移是惯性导航系统产生误差的重要因素。尽量降低陀螺仪的漂移率是进一步提高惯性导航系统精度的重要途径,也是保证光纤陀螺静态误差补偿精度的前提。从抑制光纤陀螺随机噪声的角度出发,利用小波分析法对光纤陀螺的静态输出进行滤波处理,通过对比滤波前后陀螺的输出曲线、标准差以及各项随机误差系数,能够看出:该方法有效地补偿了光纤陀螺的随机误差。