基于归一化LMS算法的光纤陀螺降噪技术研究

惯导系统对高精度光纤陀螺的输出随机噪声水平要求很高,尤其是角度随机游走将直接影响惯性导航系统的精度.为能有效降低光纤陀螺角度随机游走噪声,分析角度随机游走产生的机理,提出了基于NLMS算法的前向线性预测滤波器(FLP)的降噪方法,该方法比标准LMS算法有更快的收敛速度和良好的动态跟踪特性.用Allan方差法对真实数据滤波前后的噪声水平进行分析比较,结果证明该方法使得光纤陀螺的性能得到了明显的提高,而且该算法简单,工程上易实现,能够有效的提高陀螺的信噪比和惯导系统的对准精度.     

三轴一体化光纤陀螺的Allan方差分析

为减小光纤陀螺仪的误差,提高精度,需要对陀螺仪进行误差估计和补偿。为此建立了光纤陀螺仪的误差模型,用Allan方差对三轴一体化光纤陀螺的输出进行误差分析,辨识出各项随机误差系数,得到影响光纤陀螺性能的误差源,进而对三轴一体化光纤陀螺的研制提出改进意见。     

DAC8412转换器及其在光纤陀螺检测电路中的应用

为了程序控制光纤陀螺检测电路中的三路可调电压基准,采用现场可编程门阵列(FPGA)控制多路D/A转换器的方法。首先介绍了DAC8412的特点,设计了多路D/A转换硬件电路;接着采用硬件描述语言Verilog HDL进行FPGA逻辑编程,并给出了驱动DAC8412的仿真波形;最后测试了D/A的稳定精度。陀螺零漂测试结果说明该方法可行,这种方法给陀螺电路调试带来极大方便。     

光纤陀螺用光源恒流驱动电路设计

光纤陀螺(FOG)光源管芯的阻抗特性是非线性的,为了保证光波长及输出光功率的稳定,必须控制管芯注入电流保持恒定。经过对超辐射发光二极管(SLD)光源管芯的分析研讨,采用LM324为核心器件设计了相应的恒流驱动电路,并进行了分析测试。实验结果表明,在环境温度不断变化的情况下,该恒流驱动电路可满足中、低精度,低功耗光纤陀螺的性能要求,其中常温下输出平均电压为100.242 mA,相对误差为0.013 7%。     

光纤陀螺的振动特性研究

光纤陀螺作为机载导航设备应用时,环境振动对陀螺精度的影响不容忽视。现初步探讨了光纤陀螺的振动特性。通过ANSYS有限元振动模态分析与正弦扫频振动下的陀螺零偏输出实验,研究了单轴光纤陀螺的结构体共振频率以及振动对陀螺性能的影响,并在此基础上,提出了陀螺结构设计的改进方法。     

一种基于Allan方差方法的激光陀螺性能评价方法

Allan方差分析方法是一种在时域上对频率稳定性进行分析的通用方法,它可以有效分离各种误差的相互影响,辨识出各项误差系数,国内外广泛采用该方法对激光陀螺进行分析.该文讨论了一种简便的激光陀螺性能评价方法,并对某国产激光陀螺的输出数据进行分析,实验结果表明,国产激光陀螺在采用倍频电路后量化噪声大大减小,不但提高了对各误差系数的估计精度,同时需要的数据量也大大减少.     

光纤陀螺数字化光学开环检测系统

为了能高速稳定方便地接收并处理光纤陀螺开环信号,实现友好的人机界面,开发了GP IB并口总线和U SB通用串口总线相互转换的数字化系统。GP IB总线的各种接口功能和硬件系统的逻辑用FPGA实现,采用VC 在W indow s平台下设计的数据采集处理系统,能实时控制进程、高速收发数据并实时显示结果。系统的设计灵活,可靠性稳定性高,误码率小于1-0 11,最高数据传输速率8M B/s,同时光纤陀螺光学开环检测系统也实现了标准化和全数字化。     

基于Allan方差的激光陀螺信号分析

本文分析了激光陀螺的随机噪声的产生来源,同时分析了噪声里的量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性、速率随机游走、速率斜坡噪声。在利用Allan方差对激光陀螺仪输出信号进行分析基础之上,设计了IIR滤波系统对陀螺信号进行处理,并对滤波前后的陀螺测试数据进行了对比,结果表明,该滤波技术能有效提高激光陀螺的精度。     

光纤陀螺的初步探讨

随着科学技术的不断进步,加工工艺的不断更新,陀螺也从机械式陀螺向激光陀螺,光纤陀螺等更先进的技术方向发展.介绍光纤陀螺的基本工作原理,并以集成光学型光纤陀螺的闭环检测为例,在理论上对光纤陀螺的检测进行初步的讨论.对光纤陀螺某些关键技术及其今后的发展趋势做了阐述.     

光纤陀螺技术研究

介绍光纤陀螺原理，集成光器件及相关检测技术。     

基于二代小波的光纤陀螺实时降噪方法研究

在以光纤陀螺为主要惯性敏感元件的捷联惯导系统中,陀螺输出信号中的非确定性随机漂移的实时滤除,对提高实际系统的初始对准精度及导航精度均具有重要的意义。考虑到传统小波阈值法的去噪性能及实时性问题,提出了一种基于第二代小波变换,并结合硬阈值、强制降噪和带滑动数据窗的光纤陀螺信号实时降噪改进方案。利用MATLAB进行了正弦信号和光纤陀螺输出信号的模拟实时降噪实验,并与一代小波实时降噪方案进行了比较,验证了改进方案在理论计算速度大幅提升的前提下,降噪性能得到提高,进而减小了系统输出的姿态误差。     

光纤陀螺标度因数测试方法分析

标度因数是光纤陀螺参数测试中重要的测试之一,标度因数的测试精度在导航应用中具有重要意义。通过对角速率法和角增量法两种标度因数测试方法进行理论分析与比较得到,角速率法主要误差来源是安装误差、转台的速率精度等;而角增量法的误差来源则主要是转台的定位精度和转台倾斜等。通过计算两种方法下标度因数的非线性度和不对称度大小来比较标度因数的测试准确度,然后再通过随机位置动态运动实验和导航实验来验证两种方法测得的标度因数精度,最终证明角增量法测得陀螺的标度因数精度优于角速率法测得的标度因数,且比角速率法高1个数量级。     

三轴光纤陀螺捷联惯组热致漂移整体式补偿

针对光纤陀螺热致漂移补偿问题,提出一种整体式三轴耦合线性多变量光纤陀螺捷联惯组系统热致漂移补偿模型,该模型由温度梯度、温度和温度二次方多项式组成。根据模型线性特性,采用最小二乘法确定模型参数。进行实验采集漂移数据进行模型验证,为提高参数辨识精度,提出了一种滑窗MAD(sliding window median absolute deviation,SWMAD)法以剔除野值点,引入梯度倒数加权滤波器(gradient inverse weighted,GIW)对数据进行预处理,处理后的数据通过奇异值分解(singular value decomposi-tion,SVD)进行降噪。补偿结果表明,提出的三轴耦合线性多变量模型能有效补偿系统的热致漂移,并能提高系统精度。     

利用信号相关性抑制光纤陀螺强度噪声

提出了一种利用陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号相关性估计光源强度噪声抑制效果的方法,并在现场可编程门阵列(FPGA)中进行了实时估计.根据估计结果,判决是否进行强度噪声相减,以提高光纤陀螺强度噪声抑制方法的可靠性.理论分析表明,强度噪声抑制效果与信号相关性直接相关.利用该方法,对某高精度干涉型光纤陀螺进行了实验.结果表明,当陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号互相关系数为0.91时,干涉信号噪声方差降低至17.16％,然而,当上述互相关系数为0.28时,噪声相减法反而使干涉信号噪声方差增大至143.18％,由此验证了理论分析结果.利用该方法可以在线检测陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号的相关性,进而避免噪声相减法中当陀螺干涉信号和耦合器空闲端信号相关性较差时,光纤陀螺噪声不降反升的情况,提高了强度噪声相减法的可靠性.     

正方形亥姆霍兹线圈的磁场均匀性

利用三个正方形亥姆霍兹线圈构建三维匀强磁场,并分析其匀强磁场区域特性。将正方形亥姆霍兹线圈视为四段载流导线,采取分段计算然后矢量叠加的方法,分析正方形亥姆霍兹线圈轴线上和空间磁场强度及其均匀性,及其仿真数据结果。最后得到正方形亥姆霍兹线圈三维匀强磁场的结构模型及相关数据分析,证明了三维亥姆霍兹线圈产生的磁场满足匀强磁场要求。     

光纤陀螺用SLD光源的光功率稳定性研究

SLD光源的稳定性对光纤陀螺的性能有及其重要的影响。为提高光纤陀螺的精度 ,设计了 SLD光源的数字化控制系统 ,采用“恒流 +温控”的方案 ,并引入了数字 PID控制算法 ,大大提高了光源出纤光功率的稳定性。用实验证明了数字方法的控制效果远远好于目前广泛应用的模拟控制方法     

光纤陀螺结构细分及材料优选

介绍了温度场和应力引起光纤陀螺误差的机理,通过对光纤陀螺的结构细分,采用不同材料分别建立有限元模型,进行模态分析、热应力分析和瞬态温度分析,选取具有代表性的新型材料铍铝合金和因瓦合金与传统铝合金进行对比。结果表明,铍铝合金可以提高光纤陀螺的固有频率,同时提高光纤陀螺的温度性能,因瓦合金可以大幅度降低光纤陀螺光纤线圈的应力变化,将光纤陀螺结构细分,进行材料优选,可以显著提高光纤陀螺的温度性能和动态输出精度,并得到试验论证。