基于振动陀螺的动态零位校准及其误差补偿

根据固态振动陀螺输出信号和噪声特点对其构成的低成本惯性测量单元(IMU)的原始传感信号进行了快速小波滤波和灰色理论建模处理。运用累加生成操作(AGO)方法得到有规则的单值对应非线性函数,并获得陀螺零位输出在三维空间中的单值映射模型。以时间和温度为输入,根据灰色神经网络建立陀螺的漂移模型,对累加生成方法生成的单值对应非线性函数进行逼近,从而提高了动态测量精度。同时采用活动阈值融合算法,优化陀螺和加速度计动态测量数据。实验证明,上述方法和算法有效提高了系统测量精度。     

激光多普勒测振仪对激光陀螺动态特性测试分析

为了研究激光陀螺动态响应的幅频特性,提出了一种利用激光多普勒测振仪对激光陀螺幅频特性测试的方法。由于激光陀螺角振动测量属于接触式测量,测量结果易受被测物体振动频率的影响,因此对其幅频特性的研究具有重要意义。实验中利用压电式角振动台产生正弦激励信号,通过比较激光陀螺和激光多普勒测振仪对角振动台角振幅的测量值,得到激光陀螺幅频特性曲线。实验结果表明:在角振动频率低于300 Hz时,激光陀螺测量值准确;角振动频率较高时,由于机械结构传递特性影响将导致激光陀螺对角振动台振幅测量失真。     

一种船载天线振动检测方法研究

现代天线系统在对目标进行测向、测距以及接收目标电磁信号过程中需要保持天线稳定指向目标,如果天线在工作过程中出现持续振动,不仅会对伺服设备造成损坏,还会对测量结果及信号接收质量造成影响.针对工程实践中某型船载天线偶发振动的问题,提出一种基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的频谱分析方法实现振动检测,并最大程度降低振动的影响.该方法能及时检测出天线的振动并实施干预,提高了天线工作的稳定性.     

激光在动态大气湍流中的传播特性研究

激光束在大气中传播的过程中会受到大气湍流的影响,导致光斑发生畸变,影响光束质量,并且在真实情况下湍流是随着时间变化的。本文针对这一问题,基于傅里叶变换的谱反演法建立了湍流相位屏模型,并根据湍流冻结法获得动态相位屏,开展了激光在不同强度的动态大气湍流中传输的仿真研究。仿真结果表明:对于相同的激光束,在相同时间内的光斑畸变随着大气湍流强度的增加而增加,并且接收到的功率密度整体上减小,起伏增加。     

激光陀螺动态测角仪瞄准指示装置的研究

动态测角应用广泛,技术难度大,利用激光陀螺研制的测角系统具有精度高,测量快,动态响应范围宽等特点。其中的瞄准指示装置为测量提供基准点,其精度及快速响应能力尤为重要。文章介绍了瞄准指示装置的光路结构以及瞄准原理,并通过对信号的仿真分析误差,在实验中结合激光陀螺的运用背景对其动态响应能力进行了测试,得到了在较低转速情况下的指零信号,验证了其可行性,提出了研制过程中需要注意的问题,为进一步研究在高速情况下信号的稳定性提供了基础。     

基于全相位FFT的稳健型时间调制阵列测向

基于谐波特征分析的时间调制阵列测向方法的正确性与精度严重依赖接收谐波的估计精度. 传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)或快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)在估计谐波的幅相时,由于信号频率通常偏离采样频率的整数倍,会形成栅栏效应,从而引起基于谐波特征分析的时间调制阵列测向的精度降低甚至失效. 针对该问题,本文将全相位FFT引入二单元时间调制阵列接收谐波的分析中,通过提升谐波幅相估计的鲁棒性来提升时间调制阵列测向方法的稳健性. 仿真结果表明,当信号的载频为频谱分辨率的任意小数倍时,提出的全相位FFT时间调制阵列测向方法均能正确测向,且随着信噪比的增加,测向均方根误差收敛至0. 本文工作提升了基于谐波特征分析的单通道时间调制阵列测向方法的稳定性。     

基于频域递推算法的窄带滤光片光束传输特性研究

多腔窄带薄膜滤光片在倾斜入射时中心透射波长会向短波方向移动,由此可制备角度调谐滤波器。但其透射光斑在倾斜入射时会出现明显的斑展宽现象,由此产生的接收端耦合度及干涉级次的降低会导致其透射光谱的插入损耗迅速增大,会限制其有效波长调谐范围。传统的多光束叠加法可以对窄带滤光片斜入射时的透射光斑展宽现象进行仿真,但是在光强分布上与实验结果有着较大的误差。本文基于快速傅里叶变换及菲涅尔公式,提出了一种新颖的频域递推算法来计算光斑的展宽程度及透射光强分布,计算了从0度到60度倾斜入射范围内光斑展宽以及透射率的变化情况。理论计算和实验结果都表明该方法较之传统的多光束叠加算法结果更准确且计算效率高。     

激光陀螺捷联惯性导航系统零速修正研究

针对激光陀螺捷联惯性导航系统不依赖外部信息修正,长时间工作累积放大的问题,分析常用的零速修正算法二次曲线拟合法、最小二乘法、卡尔曼滤波法等,结合车载激光陀螺捷联惯性导航系统实际应用,提出一种自适应零速修正方法,利用零速修正技术的约束条件,构建15个基本误差参数,根据系统自身误差特性,设计出系统的状态量测矩阵和量测方程,并采用基于普条件数可观测理论对系统各状态进行了可观测性分析,确定卡尔曼滤波器参数,从而实现对位置坐标、姿态角、速度误差进行了有效估计,可以有效提高惯性测量单元（IMU）导航精度。实验表明,采用该方法能有效提高了捷联惯性导航系统导航精度,既克服了频繁停车,又增强了载体的机动性能。     

一种基于奇异值分解的SAW传感器频率估计算法

在声表面波(SAW)谐振式无线传感器的频率估计中,该文提出了一种奇异值分解(SVD)与快速傅里叶变换(FFT)相结合的频率估计算法。首先采用重复采样的方法对无线SAW谐振器回波信号进行提取,然后在FFT之前利用SVD法去除回波信号中的白噪声,最后通过高斯曲线拟合法对FFT算出的频率进行校正。运用该算法得到的频率均方误差为1.53×103,而直接用FFT算法均方误差为2.38×10~3,均方误差减小了55%。可见,利用该SVD与FFT相结合的频率估计算法在准确度、稳定性方面都有很大改善,且该算法操作简单,易于实现。     

抖动激光陀螺谐振腔的热特性研究

激光陀螺高低温条件下所产生的热应力、形变对其全温性能有重要影响。传统激光陀螺腔体设计重点关注谐振腔的光学特性,力学和热学特性研究较少。传统谐振腔结构设计主要采用经验公式与试验方法,设计迭代次数较多,设计效率低。利用有限元分析方法对抖动激光陀螺谐振腔的主要结构参数与热特性的关系进行研究,得到了谐振腔温度场的分布,以及谐振腔主要结构参数与谐振腔热应力、热形变之间的关系曲线,为抖动激光陀螺的谐振腔优化设计提供了重要方法和指导性依据。该研究对提高抖动激光陀螺设计效率、缩短设计周期、降低成本有着重要意义。     

一种小型化激光陀螺SINS的温度补偿初步研究

针对小型化激光陀螺捷联惯导系统(SINS),建立了四种不同的温补模型,分析和对比了包含高温、低温和变温三种不同温度模式下的温补效果.试验结果表明:温度变化率是影响惯性器件误差的重要因素,考虑温度和温变率模型的动态模型温补效果明显优于单纯考虑温度的静态模型.另外,为了检验小型化SINS的稳定性以及温补模型与时间的关系,5个月后再一次对其温度特性进行研究,结果表明:SINS稳定性良好,温补模型基本不受时间影响,满足工程应用的需求.     

激光陀螺电路系统对其精度影响的实验分析

在四频激光陀螺高精度数字一体化电路的基础上,通过控制激光陀螺两臂放电电流差值、两臂电流和值、两对模式的光强差值分别按照预定程序进行精确的改变,从而得到以上参量与陀螺零漂之间的关系系数.对陀螺进行长时间的测试,根据实际工作中各参量的精度计算得出电路系统对激光陀螺精度的影响.实验中为保证结论的一般性,选取两个精度相差较大的激光陀螺进行实验,结果表明,在现有方式下工作的高精度数字一体化电路系统对激光陀螺精度的影响在1%以内.     

二频机抖激光陀螺抖动偏频量的精确测定

采用数字信号处理技术,设计了二频机械抖动激光陀螺抖动偏频量的实时精确获取方法。从理论上说明了采用角速率绝对值和有效值的方法都能够有效地获取抖动偏频量。详细介绍了两种方法的数字化实现方法。通过仿真实验对两种数字化实现方法进行了验证,结果表明这两种实现思路是完全可行的,得到的偏频量随频率和抖幅的变化具有较好的线性。将实时获取的偏频量作为反馈量作用于抖动环路的闭环控制中,比原来的压电陶瓷反馈具有更高的可靠性,能够克服高低温带来的偏频量的变化。     

相位式激光测距仪的改进设计

文章在分析目前常见的激光测距仪原理和机构的基础上,提出了在相位式测距仪中,利用欠采样技术与同步检测原理改进测相方法,来降低数据处理的复杂程度;同时文中还阐述了利用晶体滤波器和直接数字频率合成计（DDS）进行滤波及产生调制信号,改进测距仪的滤波与调制手段。实验结果表明,采用文中设计方法搭建的测距系统,整体结构和性能均得到了改进,数字化与自动化程度提高,还增强了测距仪的适用性。     

激光陀螺随机漂移的数字滤波方法比较

激光陀螺的随机漂移噪声类似于白噪声,它是影响激光陀螺精度的重要因素,采用数字滤波的方法可以减小随机漂移对激光陀螺精度的影响.采用常见的AR(2)模型"、卡尔曼滤波"、小波分析"和小波包分析"这四种数字滤波方法对激光陀螺的随机漂移进行分析研究,并利用功率谱和Allan方差的分析方法对这几种滤波效果进行了比较.仿真结果表明,对于激光陀螺的随机漂移的滤除,基于AR模型的卡尔曼滤波法的效果最好,基本上消除了陀螺的随机误差,而小波分析法和小波包分析法只能在一定程度上消除高频段的漂移.所得结果对激光陀螺的应用有较好的参考价值.     

数字滤波对激光陀螺随机误差分析的影响

详细讨论了数字滤波对激光陀螺随机误差分析的影响，给出了理想低通滤波情况下的角度随机游走噪声Allan方差的解析表达式，指出滤波后的Allan方差分量一般相异于未经滤波的Allan方差分量。针对这一差异，提出了一种简易方法来处理经过滤波的陀螺数据。     

脉冲压缩CO_2相干激光雷达信号处理的研究

提出了采用快速傅里叶变换(FFT)及快速傅里叶逆变换(IFFT)变换对脉冲压缩CO_2相干激光雷达信号处理,并进行了理论与计算机模拟研究.通过运行所研究的信号处理程序包表明,采用这种方法可以很好地完成信号处理(脉冲压缩)任务,并可准确地提出所需要测量的时间延迟参数.     

超大环形激光陀螺仪谐振腔参数研究

大型激光陀螺是一种基于Sagnac效应的惯性传感器.随着尺寸的增加,基模运转和增益成为重要参数.针对镜片匹配、放电电流大小及腔长等,计算了ABCD矩阵与高斯光束的特征参数,验证了不同边长下环形谐振腔腰斑位置及放电电流对光阑的影响.实验结果表明,出光阈值处光斑质量最优,光斑最为平整,比值接近于1且对称结构有利于高效读取信...     

基于新型两级集成光学声光可调谐滤波器的环形腔掺铒光纤激光器

设计了一种以新型两级集成光学声光可调谐滤波器(IAOTF)为调谐元件的环形腔单偏振输出可调谐掺铒光纤激光器,它具有结构简单、调谐方便、调谐速度快和调谐范围大的优点。在对该集成光学声光可调谐滤波器滤波特性进行分析的基础上,在忽略放大的自发辐射(ASE)和激发态吸收情况下,对该激光器的特性参量如线宽、输出功率、斜率效率、阈值抽运功率等进行了分析。当抽运功率为100 mW,射频为175 MHz时,激光器输出中心波长为1550 nm,最大输出功率约6.34 mW,斜率效率为7.19%,半峰全宽(FWHM)为0.1 nm。当声波频率每改变0.1 MHz时,激光器输出中心波长改变约为0.88 nm,由于集成光学声光可调谐滤波器的滤波范围很大(当声波频率变化20 MHz时,滤波范围为180 nm),所以激光器的调谐范围仅取决于掺铒光纤的增益带宽。