光纤陀螺信号误差分析与滤波算法的研究

针对光纤陀螺信号漂移误差和噪声的影响,采用Allan方差法对光纤陀螺的各项随机误差成分进行了分离和计算.然后结合陀螺稳定平台系统研究了滑动滤波、小波变换阈值滤波两种直接对陀螺输出信号进行数字滤波处理的方案.最后对某陀螺惯性稳定跟踪转台中使用的光纤陀螺信号的测试和统计分析结果表明,采用Allan方差法能够有效地分离和辨识陀螺零漂信号中的各项噪声源随机误差系数和误差大小,采用的小波变换阈值滤波的去噪效果明显.     

卡尔曼滤波在激光陀螺信号处理中的应用

各种随机噪声是激光陀螺误差的主要来源；设计了基于激光陀螺漂移数据时间序列模型的卡尔曼滤波器，对激光陀螺漂移数据进行了滤波，并采用Allan方差法分析了滤波结果；结果表明，基于时间序列模型的卡尔曼滤波器有效地减小了随机误差。     

环形激光陀螺的神经网络消噪

分别应用BP神经网络和DRNN网络对处于静止和运动状态下的环形激光陀螺输出信号中的噪声进行了消除,并应用Allan方差方法对消噪前后的陀螺信号进行了对比分析.结果表明使用神经网络对RLG进行消噪是可行的,而DRNN网络作为一种动态网络,其去噪效果及陀螺初始启动时的信号跟踪能力要优于静态BP网络.使用神经网络去噪的方法对研究环形激光陀螺的误差补偿及快速启动是有实际意义的.     

基于Allan方差的光纤陀螺零偏不稳定性研究

光纤陀螺Allan方差零偏不稳定性表征了光纤陀螺的1/f噪声或其它低频漂移,表征了光纤陀螺在惯性导航系统中的应用性能。因此,对Allan方差零偏不稳定性进行研究具有重要意义。本文对Allan方差零偏不稳定性进行了理论分析和实验验证,并采用了提高Allan方差零偏不稳定性的技术措施。测试结果表明:该技术措施可以明显提高光纤陀螺Allan方差零偏不稳定性。     

光纤陀螺随机漂移辨识方法研究

陀螺随机漂移是影响惯性导航和组合导航精度的重要因素.为了有效辨识出光纤陀螺随机漂移噪声的参数,采用了自相关函数、功率谱密度和Allan方差对实测陀螺数据进行分析.实验结果表明:自相关函数、功率谱密度和Allan方差都能有效辨识出陀螺输出信号中的角度随机游走噪声,只有Allan方差能辨识出其中的角速率随机游走噪声.功率谱...     

环形激光陀螺随机误差分析

环形激光陀螺以其高稳定性等诸多优点被广泛应用。简要介绍了环形激光陀螺的工作原理,并应用Allan方差的原理对环形激光陀螺(RLG)的输出信号进行了分析,有效地分离出影响激光陀螺输出性能的几种主要随机误差源,分别求出了陀螺3个轴的误差系数,并对陀螺的性能进行了评估,所得结论为RLG的误差补偿及其在导航系统中的使用奠定了基础。     

硅微陀螺信号前向线性预测滤波方法研究

介绍了前向线性预测滤波算法的基本原理,提出了一种自适应滤波过程中各参数的确定方法,对某硅微陀螺的静态漂移信号和实际动态信号进行了处理,给出了静态漂移信号滤波前后的Allan方差和标准差的大小,对滤波前后的误差大小和误差分布进行了分析,并与小波中值滤波效果进行了比较.结果表明,前向线性预测滤波方法无论是在去噪效果,还是实时性等方面,都明显优于小波中值滤波.     

二频机抖激光陀螺高精度低延时信号解调电路设计

在激光陀螺信号解调滤波过程中,工程上经常运用高阶FIR滤波电路来实现抖动信号剥除;这种方法虽然精度高但具有较高的延时,无法满足激光陀螺输出结果实时性的要求;为了解决这个问题,提出了一种基于FPGA的激光陀螺信号解调电路,利用自适应滤波原理对激光陀螺输出抖动信号进行自适应剥除,最后进行了相应精度及延迟测试;实验结果表明激光陀螺信号经过该系统自适应抖动剥除后效果较好,激光陀螺静态输出百秒方差仅为千分之三且系统延迟0.6 ms远低于常规5 ms延迟,满足了激光陀螺信号解调高精度低延时的要求。     

基于Allan方差的MEMS陀螺误差分析

利用Allan方差法对国外一款MEMS陀螺仪进行误差分析,通过长时间静态数据分析,对陀螺误差系数进行标定,验证了Allan方差法用于陀螺误差分析的可行性。     

光纤陀螺随机误差特性ThêoH辨识

随机误差特性分析是光纤陀螺进入工程应用阶段的关键技术.针对Allan方差、总方差、Thêo1 (Theoretical variance #1)等分析方法的不足,以Thêo1为基础,通过偏差消除获得ThêoBR(Bias-removed ver?sion of Thêo1),并将其与Allan方差合成,得到光纤陀螺随机误差特性分析的ThêoH(Hybrid-ThêoBR)法.通过计算重叠Allan方差、总方差、Thêo1以及ThêoH的等效自由度,结合仿真和实测信号的随机误差特性分析实验,证明ThêoH法不仅提高了Allan方差估计的置信度,且解决了Thêo1估计有偏的问题,表明了该方法是目前能够有效辨识光纤陀螺随机误差特性的最佳方法.     

对角神经网络用于环形激光陀螺消噪建模

对角神经网络(DRNN)为非全反馈式动态神经网络。应用DRNN对处于静止和运动状态下的环形激光陀螺(RLG)进行了消噪建模,并应用A llan方差方法对消噪后的结果进行了对比分析。结果表明:使用DRNN对RLG进行消噪建模是可行的。同时,将DRNN与反向传播神经网络的消噪结果进行了比较,得到动态网络的消噪能力要优于静态网络的结论。所用方法对研究RLG的误差补偿及快速启动是有实际意义的。     

激光陀螺误差测试中非等精度问题的处理

在环形激光陀螺的误差测试中,一般采用时域方差(或A llan方差)方法来分辨各误差项。取得不同采样时间下的方差(或A llan方差)σ2(τ),将其与采样时间τ进行回归分析,便可以分辨出各误差项。采样时间τ较大时,计算σ2(τ)所依据的数据点较少,因而算得的σ2(τ)可信度较低。然而,当剔除τ较大的σ2(τ)后,拟合所用的点数又较少,导致拟合结果可信度降低。针对这一矛盾,提出了用加权回归模型来处理激光陀螺误差分析中的非等精度问题。     

RLG环形激光陀螺测试技术的研究与设计

采用Allan方差法对环形激光陀螺(Ring Laser Gyro)传感器的输出特性进行了分析,完成了对RLG频域输出误差的建模评估,包括零偏稳定性、随机游走以及马尔可夫噪声等,并根据评估分析建立了温度误差零偏补偿模型;同时,在测试系统设计中,使用了转台交筹逆转法,尝试将零偏稳定性中的常值漂移和线性漂移部分自动补消,结果表明可以改善传统的RLG转台测试法的单一测量功能及精度.     

杯形波动陀螺高稳定度正弦驱动技术研究

杯形波动陀螺具有极高的Q值,一般都在20 000以上,因此仅仅0.3‰的驱动信号频率误差都会使陀螺机械灵敏度降低99%以上。针对这一问题实现了一种基于直接数字频率合成的高性能正弦信号生成算法,以此为基础从统计域的角度对引起频率源抖动的根源进行了估计分析,并给出了一种具有针对性的抖动分离方法,为频率源的设计提供了理论指导和依据,降低了修正和优化频率源的盲目性。由阿伦方差可知采用抖动分离方法优化后,频率源短期稳定度提高约为20%。通过对设计的频率源进行一系列时域和频域测试分析,证明最终的驱动信号频率稳定在1 mHz以内。     

动态总方差及其在陀螺振动信号分析中的应用

动态Allan方差是分析动态环境下陀螺仪随机误差变化规律的一种新方法。针对其运用窗函数截取信号导致方差估计值置信度降低,尤其是长相关时间上估计误差大的问题,提出了动态总方差法。用矩形窗分段截取陀螺仪量测信号,再对截断窗内数据进行倒像映射延拓以增加方差估计的实际自由度,最后计算延拓后样本的Allan方差并提取其噪声系数,将其按时间顺序分别以三维和二维的形式表征出来,以细化和辨识陀螺输出的动态特性。从对半球谐振陀螺线振动试验实测数据处理结果来看,新算法不仅能及时跟踪信号的非平稳变化,而且有效提高了振动信号方差估计值的置信度。     

激光陀螺电源中数字化负高压源设计

为保证激光陀螺高性能工作,需要采用性能优良的放电电源。而在陀螺电源设计中,负高压源模块是其重要部分。为克服传统模拟电路的弱点,对负高压源进行了数字化设计。使用高性能DSP芯片TMS320F2812,提供脉宽调制(PWM)信号,结合单端反激式功率变换电路、倍压整流电路和低通滤波电路,采用位置式数字PID控制方法,设计了一套数字化负高压源系统。通过仿真和测量,系统能可靠控制点燃陀螺,在短时间(小于20ms)内实现负高压的稳定输出,并长期保持1×10-4的高精度工作。实验结果表明,和传统模拟电路相比,数字化负高压源抗干扰能力增强,陀螺零漂性能有所改善,验证了数字化设计的有效性。