光纤陀螺温度误差建模及补偿方法

温度是影响光纤陀螺输出精度的主要误差源。为了有效提高光纤陀螺的输出精度，在光纤陀螺温度特性理论分析的基础上，对光纤陀螺进行了全温度范围（-30℃-＋70℃）速率试验和零偏试验，并对试验数据进行了深入分析，建立了光纤陀螺温度与标度因数、温度与零偏之间的多项式误差补偿模型。试验结果表明，该温度误差补偿模型可以使光纤陀螺在全温度范围的输出精度提高一个数量级，补偿效果良好。     

基于AR模型的光纤陀螺建模方法研究

作为新一代的光学陀螺仪,光纤陀螺的性能决定着惯性参考系统的精度,为了提高光纤陀螺的精度,本文提出了利用时间序列分析法中的AR模型[1]对光纤陀螺零漂数据进行分析,采用最小二乘法对数据进行了处理和拟和,并在此基础上应用卡尔曼滤波算法对建模后光纤陀螺的漂移数据进行了滤波,有效地抑制了光纤陀螺中的随机误差,得到了陀螺信号的常项漂移趋势,提供了一种符合工程应用要求的光纤陀螺漂移模型。     

光纤陀螺仪在稳定平台上的应用

讨论了一种由两个光纤陀螺与两个石英加速度计构成的两轴稳定平台,着重对光纤陀螺在稳定回路中应用进行了分析与设计,并针对光纤陀螺较为特殊的随机游走误差对稳定系统的影响进行了分析.     

光纤陀螺技术及应用分析

叙述了光纤陀螺的工作原理和发展历史、现状及趋势,介绍了一种新型的全数字光纤陀螺闭环检测方案——数字相位斜波技术,讨论了该方案的电路设计以及具体电路的设计与调测,具体分析了光纤陀螺的应用,对我国发展光纤陀螺技术的前景进行了展望。     

基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方法

传统惯性与星光组合通常需要将惯性系下的星光姿态信息转换到导航坐标系进而与惯性导航系统进行姿态组合,由于姿态信息转换过程中通常需要引入地理位置信息实现转换,从而不可避免地引入转换误差,无法充分发挥高精度星光姿态信息对惯性导航误差的修正作用。考虑到陀螺原始输出信息和星光姿态信息均能直接在惯性参考坐标系下测量获得,设计了一种基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方案。通过建立基于惯性系下陀螺误差估计修正的惯性与星光组合导航数学模型,直接在惯性系下对陀螺漂移误差进行在线开环跟踪估计;通过对陀螺误差实时修正,能够有效减小由于陀螺漂移所带来的惯性导航系统解算误差。仿真结果表明,该方案能够有效估计出陀螺的漂移误差,进而有效提高了惯性导航系统精度。     

基于模糊逻辑的MEMS陀螺零漂温度补偿技术

针对MEMS陀螺在外界温度变化时,角速率输出误差较大且为非线性的特点,设计了一种基于模糊逻辑的MEMS陀螺温度补偿方法,采用一元Takagi-Sugeno模糊模型对陀螺零漂的温度误差进行辨识与实时补偿,并就陀螺在自身发热和外界温度变化两种情况下的补偿效果进行了实验验证,结果表明,经过温度补偿,陀螺零漂从0.01003°/s减小到0.007°/s,可满足工程应用的需要。     

小波去噪在激光陀螺漂移信号分析与处理中的应用

用Allan方差法对激光陀螺漂移数据的各种误差源及其整个噪声统计特性进行细致的表征和辨识.根据有效信号与各种噪声信号的频谱差异,用Mallat算法对RLG漂移信号进行塔式分解,采用软阈值消噪法去除噪声.对小波去噪前后的激光陀螺零漂信号用Allan方差进行对比分析表明,小波变换有效的减小了激光陀螺零漂信号中的角度随机游走、角速度随机游走、速率斜坡和量化噪声,提高了激光陀螺零偏输出的稳定性.     

激光陀螺漂移的非平稳随机信号建模

利用实测的激光陀螺漂移数据,采用时间序列分析和系统辨识方法对陀螺漂移进行深入的分析.研究内容包括陀螺漂移数据的采集、数据的统计分析与预处理、平稳性检验及相关函数分析、模型形式的选取及模型参数的估计、模型的适用性检验等问题.通过以上的分析和研究,最终建立了激光陀螺漂移的数学模型,为激光陀螺漂移的补偿及为惯性组合导航研究奠定了基础.     

适用于空间的光纤陀螺

把光纤陀螺用于空间系统正引起人们极大关注,这是因为近年来麦道公司研制的由模块组成的光纤陀螺取得了重大进展的结果。这种光纤陀螺不仅能抗恶劣环境的荡动、冲击和温度影响;而且可靠性高、复杂程度低、生产周期短。目前,正在研制速率控制器件,今后几年内可望用于姿态控制系统。为了给光纤陀螺的应用提供一种评审标准,本文对模拟式、数字式光纤陀螺与激光陀螺的参数特征和生产工艺进行了对比介绍。     

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。     

陀螺仪固有频率分析

微机械陀螺仪在飞机、导弹、轮船的惯性导航系统中具有重要应用。依据陀螺仪的结构和工作原理,对该微机械陀螺仪的固有频率进行了分析。由于单独的陀螺仪实验测试比较困难,利用ABAQUS有限元分析软件建立了陀螺仪的有限元模型,计算出了其各阶模态,并与陀螺仪试验模态分析进行了对比。结果显示:有限元分析结果和实验结果基本一致,表明所建立的陀螺仪有限元模型是正确的。     

捷联惯导与导航卫星组合技术的发展趋势

惯性技术逐渐从平台系统过渡到捷联系统,从机械转子陀螺向固态陀螺发展,以惯性技术为基础的组合导航系统得到了重视和发展,介绍了捷联系统和组合导航系统在发展过程存在的各种技术问题和解决这些技术难题的技术途径。     

基于卡尔曼滤波的陀螺仪阵列技术研究

多个相同型号的陀螺仪测量轴相互平行,测量同一个角速度信号所组成的阵列叫做陀螺阵列。通过研究陀螺阵列提高惯性测量精度的信息处理算法,建立单个微机电（MEMS）陀螺仪的两种不同漂移模型,利用Allan方差对漂移系数进行辨识,将辨识出的随机漂移系数应用于卡尔曼滤波。通过卡尔曼滤波将陀螺阵列的信息融合为一个较高精度的输出,证明了卡尔曼滤波的稳定性。通过实验对比了不同建模方法的优劣,并且验证了基于卡尔曼滤波的信息融合方法可以有效提高MEMS陀螺仪的精度。     

炮弹飞行运动状态的全局灵敏度分析

出于外弹道测试或导航控制等需要,常在炮弹上安装各种用于飞行状态测量的装置。由于炮弹在发射及飞行中的状态受到各种随机因素的干扰,直接影响弹载测量装置的输出。为了更好地开展试验设计及相关数据处理工作,采用三轴陀螺仪测量炮弹转动角速度、三轴加速度计测量弹丸加速度、磁力计测量炮弹姿态角的方案,以五自由度刚体弹道方程组为基础,采用基于蒙特卡洛打靶的Sobol’全局灵敏度分析方法,就3种传感器的输出对初速跳动、起始扰动等因素的敏感程度开展定量研究。定量分析结果表明,初始偏航角速率和初始俯仰角速率对陀螺仪沿弹体径向的输出、加速度计沿弹体径向的输出和磁力计轴向输出的影响较大,初速对陀螺仪轴向输出和磁力计沿弹体径向的输出的影响较大,阻力系数对加速度计轴向输出的影响较大。     

惯测组合高低温环境简易标定方法

为简化惯性测量组合(IMU)高低温标定过程,基于输入输出物理量模相等的原理,提出了一种高低温环境IMU简易标定方法,并给出了最佳标定编排。高低温环境下对一套激光陀螺捷联惯导系统进行标定试验,结果表明:与传统标定法相比,简易标定法精度满足导航级惯性导航系统的应用要求。试验证实了简易标定法的有效性。     

基于Allan方差自适应算法的姿态解算

为解决MEMS 姿态传感器的复杂噪声问题,设计使用一种基于Allan 方差的自适应算法在线估计量测噪 声方差。基于Allan 方差递推公式组成自适应算法来追踪数据的方差值,采用欧拉角微分方程作为滤波的状态方程, 通过对陀螺仪静态数据Allan 方差分析得到陀螺仪的主要噪声参数用作滤波系统噪声方差,并将各个数据整合解算 出姿态角。结果表明：自适应滤波算法比常规滤波方法解算的角度精度高,在噪声波动的环境条件下,自适应滤波 算法实用性更好。     

超流体陀螺灵敏度和分辨率研究

灵敏度和分辨率是新型高精度超流体陀螺的重要性能指标,对其进行分析研究具有重要意义。基于超流体陀螺的工作原理,研究陀螺灵敏度与工作曲线之间的关系;分析位移检测系统中薄膜的振动幅值,推导陀螺检测元件噪声的方程,构建陀螺分辨率的数学模型;研究热能量引起的超流体相位波动,推导陀螺热噪声的方程,构建陀螺极限分辨率的数学模型。结果表明：超流体陀螺分辨率主要由检测元件噪声决定,其极限分辨率由热噪声决定;超流体陀螺灵敏度和分辨率呈现周期性的变化,其极限分辨率保持恒定;利用相移控制系统,把工作点锁定在使灵敏度最高的位置,此时陀螺分辨率为10^-8 (rad·s^-1）/Hz)数量级,其极限分辨率可达10^-9 (rad·s^-1）/Hz数量级。     

交叠式Allan方差在MIMU余度配置中的应用

首先将多个陀螺的输出数据进行小波变换，在对应的尺度上将陀螺仪输出数据的小波变换系数进行数据融合，得到组合陀螺仪的各个尺度的小波变换系数，然后通过逆小波变换得到组合陀螺仪的输出信号。由于在相同的置信水平下，交叠式Allan方差分析方法比普通Allan方差具有更大的置信区间，所以利用交叠式Allan方差作为数据融合中的加权值。实验表明该方法能有效地提高MIMU的输出精度，显著减小高精度MIMU对陀螺仪本身精度的要求。     

光纤固定胶粘剂对光纤陀螺低温零偏误差的影响

光纤固定胶粘剂对光纤陀螺低温零偏误差影响较大,选用和使用不当可导致陀螺精度劣化。理论分析了温度和应力对干涉型光纤陀螺（简称光纤陀螺）零偏误差的影响,以及温度变化时胶粘剂对光纤产生的轴向应力大小与影响因素;通过胶粘剂性能试验,验证了低温环境下胶粘剂的玻璃化转变温度、固化温度和使用温度差异、胶体内气泡缺陷是光纤陀螺零偏误差产生的主要原因。理论分析和试验结果表明,选用的胶粘剂玻璃化转变温度处于使用温度范围外,低模量和模量随温度的变化量小,适宜的固化温度能够降低光纤陀螺低温环境下的零偏误差,可提高光纤陀螺精度。     

速率陀螺在运载火箭上的应用及冗余方式

针对速率陀螺在运载火箭上的应用以及冗余方式进行了介绍,从速率陀螺的应用原理、冗余方式两方面进行了总结与归纳.针对CZ-2F双冗余速率陀螺方案,给出了姿控网络设计频域曲线及时域仿真结果,仿真结果表明,考虑单个速率陀螺故障下进行姿控系统设计,保证具有足够的稳定裕度,可以实现火箭在故障下的稳定飞行.