改进Allan方差法在船用光纤陀螺随机漂移分析中的应用

随机漂移是影响船用光纤陀螺精度的主要因素。对随机漂移进行建模并在系统中加以补偿是提高船用光纤陀螺及其导航系统精度的关键。本文对可用于精密仪器随机漂移研究的Allan方差法加以改进，将数字信号处理中加窗函数的方法应用于计算Allan方差，解决了某些频段内由于频混造成的随机漂移表征不唯一的问题。通过对光纤陀螺仿真数据进行计算，得出各种随机漂移的系数，仿真试验表明这是对光纤陀螺随机漂移进行研究的有效方法。     

基于动态Allan 方差的光纤陀螺随机误差分析

针对经典Allan方差不能反映光纤陀螺(FOG)随机误差的非平稳特性,动态Allan 方差(DAVAR)可以反映但没有理论系统地证明其正确性和有效性的问题,通过仿真数据验证了DAVAR 的正确性;利用实验数据分析光纤陀螺噪声随时间变化的动态特性,证明了DAVAR 的有效性。首先,阐述了经典Allan 方差和动态Allan 方差的数学定义,然后利用仿真和实验数据验证其特征,并实现了光纤陀螺噪声的定量二维描述。实验结果表明:DAVAR 不仅可以辨识和分离光纤陀螺随机误差,还可以确定噪声系数,更重要的是可以描述光纤陀螺随机信号动态特性。因此,DAVAR 是分析光纤陀螺特性更加全面、有效且实用的工具。     

光纤陀螺漂移误差动态Allan方差分析

提出采用动态Allan方差(DAVar,Dynamic Allan variance)方法对光纤陀螺实测数据进行分析,系统地分析了引起光纤陀螺漂移误差的随机噪声种类及其来源和特性,DAVar分析方法的优势在于不仅能确定各种随机漂移的系数,而且可以跟踪和描述信号随时间变化的稳定性.实验证明,DAVar分析是对光纤陀螺随机漂移进行研究的有效方法.     

利用Allan方差进行光纤陀螺测试

设计了一种基于Allan方差的5阶样条拟合的方法,用于测定光纤陀螺的随机游走系数、零偏不稳定性、速率斜坡、量化噪声、速率随机游走等参数,并基于LabVIEW开发了可视化数据采集程序,对KVH公司生产的E.Core 2000型光纤陀螺进行测试。结果表明,该方法简化了光纤陀螺参数测试流程,提高了测试精度。     

光纤陀螺随机漂移的建模与滤波研究

时间序列模型是对光纤陀螺(FOG)随机漂移进行建模的一种重要方法.传统的时间序列建模方法难以应用于实时建模,且模型精度较低.因此,提出了适用于高精度FOG随机漂移的改进自回归整合移动平均模型(ARIMA),并基于该模型建立了FOG随机漂移的实时Kalman滤波器.实验结果表明,该改进ARIMA模型能较准确地描述FOG的随机漂移;Allan方差分析结果表明,与基于传统自回归移动平均模型(ARMA)的Kalman滤波结果相比,基于该模型的Kalman滤波对减小光纤陀螺的5项主要随机误差更有效.     

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.     

采用分段法估算Allan方差中的各噪声系数

指出采用传统的最小二乘拟合法估算存在于Allan方差中各噪声系数存在的问题,提出采用分段法来估算Allan方差中的各噪声系数,并通过对多组实测陀螺数据进行分析,证明了分段估算法与最小二乘拟合法相比是一种更有效的、科学的噪声估算方法.提出了一种根据数据点的多少自动改变Allan方差积分时间的算法,可在保证估算精度的前提下减少不必要的计算过程,有效地缩短了Allan方差的计算时间.     

动态Allan方差改进算法及其在FOG启动信号分析中的应用

针对动态Allan方差运用固定长度的分析窗截取信号导致样本数据量减少,长相关时间下方差估计值置信度降低,首先,针对动态信号跟踪能力与置信度的提高不能兼顾的问题提出了一种改进算法。引入截断窗内峭度值作为表征信号短时稳定度的参数,并建立以峭度为变量的窗宽函数,该函数可以使截断窗长随着信号的平稳程度自动变化。其次,再用窗宽自适应的滑动窗分段截取陀螺随机误差,分别对每个截断窗内样本进行总方差计算以增加方差估计的自由度。最后,计算延伸后样本的Allan方差,并将其以三维形式排列出来。结果表明:应用该方法对光纤陀螺启动信号进行分析,该算法既能更有效地跟踪信号的非平稳变化,又能大幅降低长相关时间下方差的估计误差。     

光电平台MEMS陀螺性能及滤波算法的Allan方差评价

光电稳定平台被广泛应用于火控、侦察、制导等武器系统中,具有提供重要的态势感知、监视、瞄准和搜跟能力。随着光电技术的发展,光电稳定平台变得更加精准和轻便小巧。MEMS陀螺具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高、测量范围大的优点,使其已经成为小体积、低成本光电稳定平台的首选惯性传感器。但在光电稳定平台设计时,选用MEMS陀螺和陀螺滤波处理就成了首要的问题。本文首先介绍了基于Allan方差评价MEMS陀螺随机漂移误差的方法,描述了4种常用的陀螺滤波算法,然后基于Allan方差详细地分析了这几种滤波器的应用特性和滤波器参数对滤波性能的影响。可以看出,使用Allan方差可以很好地评估MEMS陀螺和滤波器性能,指导陀螺滤波器选型和滤波参数配置,该评估方法可有效地解决光电稳定平台设计阶段的陀螺选型和滤波器选型。     

光纤陀螺随机漂移的建模与滤波

光纤陀螺的随机漂移是捷联式惯导系统的主要误差源,为了减小光纤陀螺的随机误差并提高其精度,需要对光纤陀螺的随机误差进行精确建模,本文根据时间序列理论,采用自回归AR模型法,建立了光纤陀螺随机误差模型。根据该模型,采用卡尔曼滤波算法实现了对光纤陀螺的随机误差的滤波。滤波结果和Allan方差分析表明,滤波后光纤陀螺随机误差得到了明显地减小,光纤陀螺的精度得到了有效地提高。     

基于Allan方差的MEMS陀螺仪性能评价方法

介绍了Allan方差的基本定义,以及采用Allan方差对陀螺零偏数据进行处理所需的测试系统构成及测试要点。详细推导了采用Allan方差法对陀螺仪噪声进行估算的过程,描述了应用MATLAB进行数据处理平台建设的主要流程。最后运用Allan方差理论对MEMS陀螺信号进行了定量分析,得到了MEMS陀螺仪的量化噪声系数、角度随机游走系数、偏差不稳定性系数、速率随机游走系数和速率斜坡系数5个误差源系数,实验表明该方法能有效地辨识微机械陀螺的各项随机误差成分,可以正确评价陀螺仪的性能指标,为陀螺仪的设计改进提供了依据。     

光纤陀螺温度漂移建模补偿

光纤陀螺(FOG)的核心部件对温度敏感,造成温度是影响FOG测量精度的主要原因之一.对FOG温度漂移进行建模是实现其温度补偿,提高FOG测量精度的有效方法.结合近年来FOG的研究成果,在分析FOG温度效应机理的基础上,对FOG温度漂移建模方法进行综述.特别针对FOG温度特性的复杂非线性特点,从光纤陀螺温度漂移建模原理、建模复杂程度、模型精度及模型通用性等方面对多种建模方法进行对比分析.     

基于改进总方差法的MEMS陀螺随机误差分析

对陀螺仪随机误差的分析通常采用Allan方差法,但用该方法分析随机误差时,存在长相关时间下震荡较大的问题,传统总方差法解决了这一缺陷,但同时也带来了计算量大的问题.为了解决这一问题,首先介绍了3种采样方案,在分析Allan方差法和传统总方差法的基础上,提出了改进的总方差法,并对MEMS陀螺随机误差进行分析.分析结果表明...     

小波消噪在光纤陀螺温度补偿中的应用

分析并建立了光纤陀螺温度漂移模型,指出数据噪声会降低甚至恶化模型的补偿效果。为减小噪声的影响,分别利用数字低通滤波和小波阈值消噪法对温度变化率数据进行降噪处理。经过仿真分析发现,与数字滤波相比,小波消噪法的降噪效果更好。多轮温度试验结果对比表明,利用小波阈值法对数据进行降噪,可提高光纤陀螺温度漂移的补偿效果。     

三浮陀螺仪随机漂移模型研究

介绍了基于时间序列分析的陀螺仪随机漂移模型建模原理,对三浮陀螺的漂移数据进行了预处理,建立了陀螺的随机漂移模型,并对模型参数进行了估计.对所建立的5种模型进行了比较,并用两种模型适用性检验准则对模型进行了检验,得出了结论.     

压电陀螺随机误差建模方法研究

为了提高压电陀螺的精度,提出了一种适合压电陀螺的随机漂移误差建模方案.该方案由与时间相关的趋势项拟和、基于最小自相关检验准则的ARMA模型辨识和基于卡尔曼滤波的模型适用性检验三部分组成,具有自主性强,准确性好,便于计算机实现等特点.试验结果表明了该压电陀螺的随机漂移误差建模方案的有效性和正确性.     

三浮陀螺随机漂移数据建模

采用时间序列分析理论,通过实测数据对三浮陀螺的随机漂移建立了自回归滑动平均(ARMA)模型,详细探讨了数据处理与模型建立的过程.利用MATLAB设计了建模软件,减轻了数据计算的工作量,并分析了相关结论.结果表明,模型能准确反映陀螺漂移的特性.