光纤陀螺及其发展动态

迄今为止,光纤陀螺的发展已经经过了三个时期,第一代为干涉型光纤陀螺(I-FOG),第二代为共振环形腔型光纤陀螺(R-FOG),第三代为受激布里渊散射光纤陀螺(B-FOG)。简要陈述了光纤陀螺的发展历程,并着重阐述了这三种光纤陀螺各自的工作原理、噪声特性及今后的发展动态。     

光纤陀螺的研究进展及其应用现状

综合论述了各种类型的光纤陀螺的工作原理及其发展状况，报道了光纤陀螺实用化进展．展示了光纤陀螺在未来惯导技术中的重要地位．     

光纤陀螺仪及其应用

光纤陀螺是近几十年快速发展起来的用于测量惯性空间角速度的光纤传感器件,由于其自身的优越性,光纤陀螺在许多领域都有较高的应用价值。文章主要阐述了光纤陀螺仪的工作原理、开环光纤陀螺仪和闭环光纤陀螺仪的结构、总结了光纤陀螺的主要性能参数,介绍了光纤陀螺在航海、航天的空间技术、军事、民用领域应用。     

光纤陀螺在船载天线上的应用

光纤陀螺在船载天线的稳定控制中承担着十分重要的作用,根据光纤陀螺的零偏、标度因数（SF）、随机游走系数（RWC）等关键指标可以对光纤陀螺划分精度等级。在光纤陀螺的应用方面,讨论了设计方法,比如：供电设计、接口设计以及陀螺输出的数字滤波器设计和数字调试中的可视化设计,同时也对陀螺环的数字化实现、复合控制设计以及PID调试的常用技术以及隔离度的计算及分配方法进行了阐述。     

光纤陀螺的应用与发展

本文介绍了光纤陀螺的工作原理,并根据光纤陀螺的特点介绍了在各个领域的应用,阐述了光纤陀螺在国内外的发展现状,并指出了光纤陀螺的发展趋势。光纤陀螺仪应用激光及光导纤维技术测量物体相对于惯性空间的角速度或转动角度的无自转质量的新型光学陀螺仪将成为21世纪前期的发展重点。     

光纤陀螺平台回路设计及仿真

讨论了平台回路的组成及其工作原理,采用构造理想闭环传递函数的方法对闭环光纤陀螺平台调平回路的校正网络进行了设计;由于闭环光纤陀螺无传统陀螺仪的力矩器,且所用的闭环光纤陀螺以脉冲调宽方式作为输出,因此,回路采用闭环光纤陀螺自带的DSP处理器经过编程和A/D信号转换实现,较详细分析了调平回路主要各环节,并建立了相应的传递函数;通过对设计性能指标要求的分析,反推出所要设计的校正网络,且通过仿真实验证明该方法设计的回路能够满足系统动态特性的要求}最后,通过精度的影响因素分析,提出了提高调平精度的措施。     

光纤陀螺存在的问题及发展方向

本文首先从光纤陀螺的出现到Sagnac原理阐述了新一代陀螺相对于机械陀螺和激光陀螺的优越性。接着分析了目前光纤陀螺研究中面临的主要技术障碍和相应解决办法以及技术发展方向。我们认为,由于集成光纤陀螺集光纤陀螺优点于一身。因此,高精度的集成光纤陀螺将是光纤陀螺的最终目标。     

光纤陀螺零偏漂移的温度特性与补偿

光纤陀螺的主要器件(如光纤环圈、宽带光源)易受周围温度变化的影响,导致陀螺输出产生较大漂移,严重影响测量精度。因此,需要采取措施降低光纤陀螺随温度零偏漂移。首先,根据光纤陀螺的工作原理,对光纤陀螺零偏漂移产生的机理和温度特性进行了分析,阐述了光纤零偏漂移的温度特性。其次,设计完成了在-40～+60℃范围内的光纤陀螺静态零偏测试试验。试验数据表明,不同温度和温度变化率会对陀螺的零偏造成影响。再次,采用回归分析法建立了光线陀螺零偏漂移的温度模型,并利用该模型对光纤陀螺零偏进行补偿。该模型是考虑温度和温度变化率的二阶多项式模型。最后,对光纤陀螺零偏漂移的补偿效果进行了试验验证,证明补偿后零偏漂移稳定性提高了69%左右。该补偿方法与BP神经网络、受控马尔科夫链模型、模糊逻辑等方法相比,具有计算量小、利于工程化应用的优点。     

Sagnac效应光纤陀螺

分析了Ｓａｇｎａｃ效应光纤陀螺的基本理论和工作原理，介绍了构成方式。讨论了技术实现问题并提出相应对策。对今后的发展进行了综述。     

基于Matlab/Simulink的光纤陀螺系统建模与仿真

为了准确理解光纤陀螺的工作过程,基于Matlab的Simulink软件对数字闭环光纤陀螺进行建模和仿真分析,重点分析光纤陀螺的关键器件Y波导的半波电压波动对陀螺精度的影响。仿真结果表明,仿真模型能够对调制增益漂移进行实时跟踪和补偿。     

基于PC/104/工控机的嵌入式光纤陀螺变形测量

光纤陀螺仪是一种新型角速度敏感元件,本文详细介绍了光纤陀螺和以PC/104作平台的嵌入式光纤陀螺形变测量系统的工作原理,并给出了系统的硬件组成及软件设计方法.     

基于双正交小波的稳定平台系统中陀螺信号滤波应用研究

针对陀螺稳定平台系统中光纤陀螺信号噪声的非平稳性特点,分析并讨论了光纤陀螺输出信号模型及常用陀螺信号滤波方法的优缺点.根据双正交小波函数能够同时具有紧支性和对称性的突出优点,提出了基于双正交小波的改进模平方阈值滤波方法.同时,结合3σ准则和不同的分解尺度,采用了可变阈值选取规则.实际应用表明,该滤波方法能够对光纤陀螺噪声信号起到明显的抑制作用,滤波效果优于一般IIR滤波和正交小波固定阈值滤波.     

取代机电陀螺的光纤速度陀螺

在新的设计领域和业已存在的应用当中,光纤陀螺正开始取代机电陀螺,由于具有较高的可靠性、对“g”不敏感以及良好的抗冲击和震动等特性,在运动物体和军事技术应用中光纤陀螺将甚为理想。和激光陀螺一样基于SAGNAC效应的光纤陀螺（FOG）自首次报道至今已有20年了,光纤陀螺有闭环和开环两种结构。但由于前者成本高,当前只有开环结构的光纤陀螺用来取代机电速率陀螺,基于全光纤概念,用缠绕于椭圆柱体的光纤环、耦合器和偏振器,我们已成功地开发了一系列低成本的光纤陀螺。     

高效的卫星用光纤陀螺组合状态监控系统

为了对卫星用光纤陀螺的运行状态进行实时监控,及时发现其因内部温度、光功率等变化而造成的故障,设计了一种高效的卫星用光纤陀螺组合状态监控系统:基于光纤陀螺波导的温度特性,实现了光纤陀螺的无硬件测温;通过提取光电探测器信号,实现了对光纤陀螺光功率的监测.搭建了基于现场可编程门阵列(FPGA)+控制器局域网(CAN)总线的光纤陀螺接口电路,将光纤陀螺状态监控数据同陀螺四轴角速度数据合并发送至星务主机,在实时采集卫星用光纤陀螺输出角速度数据的同时,实现了温度、光功率组合状态信息的监控.相比于传统光纤陀螺状态监控方法,组合状态监控系统无需额外添加测温器件,高效利用卫星用光纤陀螺的内部光路、电路实现温度、光功率传感,提高了系统的可靠性与安全性.     

国内外光纤陀螺的最新进展

本文介绍了光纤陀螺（FOG）的基本原理。以及国内外光纤陀螺的最新发展情况。并对目前普遍采用的几种光纤陀螺的技术方案进行了分析。同时对光纤陀螺的未来发展状况进行了展望。     

双轴旋转光纤捷联惯导八位置标定方法

针对双轴旋转捷联惯导系统长期工作时光纤陀螺误差参数随时间变化问题,提出一种姿态未知条件下的八位置标定方法.该方法利用双轴旋转机构可提供惯性测量单元(LMU)相对载体固定角位置特性,结合光纤陀螺简化误差模型,设计出八位置标定路径并激励出光纤陀螺误差参数.新的标定方法既避免了陀螺误差参数的耦合影响,又可以解算出载体航向信息.转台实验结果表明,八位置标定方法可在载体姿态未知条件下完成对光纤陀螺误差参数的标定工作.     

光子晶体光纤及其在光纤陀螺中的应用

光子晶体光纤是一种包层由空气孔-石英沿轴向方向周期排列所构成的新型光纤。光子晶体光纤特殊的结构分布和特性,使其在降低光学噪声、陀螺尺寸、温度敏感性,提高陀螺精度和抗核辐射等方面,具有传统光纤陀螺不可比拟的优越性。本文综述了光子晶体光纤的概念、在光纤陀螺方面的独特优势,以及其在光纤陀螺应用方面的研究进展和前景。     

基于神经网络的开环光纤陀螺误差补偿方法

根据开环光纤陀螺线性度课差随角速度增大而增大的特性,提出了在大角速度情况下应用神经网络对陀螺误差进行建模并补偿,在小角速度时对陀螺输出数据进行平滑滤波以抑制噪声的分段误差补偿方法.在速率转台上对开环光纤陀螺(VG941)进行测试并采集了测量范围内陀螺的多组实际输出数据,基于这些数据对单输入单输出的神经网络进行训练,得到了开环光纤陀螺的神经网络模型.在所得模型基础上,对整个测量范围内的陀螺原始输出数据采用分段补偿方法进行了陀螺误差补偿,并使开环光纤陀螺最大线性度误差由15%下降到0.3%,提高了开环光纤陀螺的测量精度.实验结果表明基于神经网络的开环光纤陀螺误差补偿方法对提高开环光纤陀螺的精度、扩大其应用范围具有实用价值.     

小波分析法在光纤陀螺随机误差补偿中的应用

光纤陀螺随机漂移是惯性导航系统产生误差的重要因素。尽量降低陀螺仪的漂移率是进一步提高惯性导航系统精度的重要途径,也是保证光纤陀螺静态误差补偿精度的前提。从抑制光纤陀螺随机噪声的角度出发,利用小波分析法对光纤陀螺的静态输出进行滤波处理,通过对比滤波前后陀螺的输出曲线、标准差以及各项随机误差系数,能够看出:该方法有效地补偿了光纤陀螺的随机误差。     

多通道光纤陀螺测试系统研究

本文介绍了一种基于多通道检测的光纤陀螺系统测试方案，给出了系统的硬件环境设计思想及测控软件的实现技术和方法，可实现光纤陀螺及其相关光电器件的综合检测，以提高光纤陀螺的测试效率，为光纤陀螺工程化服务。