基于MEMS 陀螺辅助增大闭环光纤陀螺动态范围的方法

闭环光纤陀螺的动态范围随着精度的提高而下降,为了增大闭环光纤陀螺动态范围,提出了一种基于MEMS 陀螺辅助的增大闭环光纤陀螺动态范围的方法,利用MEMS 陀螺量程大的特点,将MEMS 陀螺与光纤陀螺测得的角速率作差,依据该差值判断光纤陀螺工作的干涉级数,从而对光纤陀螺输出加以修正,使光纤陀螺准确工作在多级干涉条纹。仿真表明,提出的方法能够有效的增大闭环光纤陀螺动态范围,提高闭环光纤陀螺的量程。     

适用于光纤陀螺的保偏光纤特性研究

在光纤陀螺中,保偏光纤性能的优劣直接影响陀螺的输出精度和温度特性.理论分析了光纤参数,特别是光纤涂层与陀螺稳定性的关系,通过改善特定的光纤涂层指标,光纤在时变温度场下的可靠性得到提高,并最终保证了陀螺具有更强的抗环境干扰能力.将理论预测与实际工程应用相结合,采用改进后的保偏光纤绕制的陀螺,表现出了更好的温度性能,基于对保偏光纤特性的理论和初步实验研究,强调了一直以来被忽视的保偏光纤参数在光纤陀螺应用中的重要性.     

闭环光纤陀螺的建模方法

在设计基于光纤陀螺（FOG）的惯性测量单元之前,必须首先获得陀螺的传递函数模型,研究的目的就是寻求一种有效的FOG传递函数的辨识方法。本文分析了传统方法辨识闭环FOG传递函数的困难,然后提出了利用速率转台对地球自转角速度的调制分量作为陀螺输入来辨识FOG传递函数的方法,并设计了基于最小二乘法的正弦信号幅值和相位的检测方法。通过对国外某FOG模型的分析说明了该方法的可行性,并且该方法实施简单,能够克服白噪声对信号幅值和相位检测带来的影响。     

一种新型的光纤陀螺非线性温度漂移模型ANN辨识方法

介绍了Gauss-Newton全局优化算法在干涉型光纤陀螺非线性温漂模型人工神经网络辨识器中的应用,详细阐述了该辨识器的构成、算法原理以及辨识方法。应用结果表明,该优化算法具有收敛速度快、网络训练精度高的优点。采用该辨识方法可实现光纤陀螺非线性温度漂移的在线辨识和补偿,有效地提高光纤陀螺的测量精度。     

一种新型的光纤陀螺非线性温度漂移模型ANN辨识方法

介绍了Gauss-Newton全局优化算法在干涉型光纤陀螺非线性温漂模型人工神经网络辨识器中的应用,详细阐述了该辨识器的构成、算法原理以及辨识方法。应用结果表明,该优化算法具有收敛速度快、网络训练精度高的优点。采用该辨识方法可实现光纤陀螺非线性温度漂移的在线辨识和补偿,有效地提高光纤陀螺的测量精度。     

光纤陀螺光源温控特性研究

温度是影响光源稳定性的重要因素之一.为了更好地对光源进行数字化精密控制,从光源温度控制的热平衡理论出发,结合光源内部组件的工作原理和特性,分析了光纤陀螺用超辐射发光二极管(SLD)光源的温度控制特性,并通过试验对理论分析结果进行了验证.理论分析和试验结果表明,动态过程比静态过程需要的PID控制参数大;制冷过程比加热过程需要的PID控制参数大;温度偏离设定温度越远,PID控制参数偏离设定温度的控制参数也越远.该理论分析结果可为进一步完善SLD光源数字温度控制算法、提高全温控制精度提供直接依据.     

干涉式光纤陀螺电路串扰的智能辨识技术

电路串扰会影响干涉式光纤陀螺的精度,电路串扰辨识是干涉式光纤陀螺研究领域的重点方向,针对传统方法干涉式光纤陀螺电路串扰辨识误差大等难题,为了提高干涉式光纤陀螺电路串扰的辨识效果,提出了一种干涉式光纤陀螺电路串扰的智能辨识技术。从干涉式光纤陀螺电路串扰信号中提取特征,并采用数据挖掘技术根据特征拟合干涉式光纤陀螺电路串扰变化特点,从而建立了干涉式光纤陀螺电路串扰智能辨识模型,对干涉式光纤陀螺电路串扰辨识结果表明,所提技术的干涉式光纤陀螺电路串扰辨识精度超过92%,减少电路串扰智能辨识时间,电路串扰辨识精度和效率明显优于其它方法,具有更高的实际应用价值。     

光纤陀螺综述

综述了光纤陀螺的基本原理，主要特点，分类情况及关键技术。阐述了国内外发展现状，同时对今后的发展趋势作了预测。     

基于光纤陀螺的转台周期性误差抑制方法

为抑制测角系统周期性测量误差对光电跟踪系统速度平稳性和成像效果的影响,采用光纤陀螺系统建立误差模型和误差补偿器,对系统进行误差补偿控制。首先,对测角系统测量结果中含有周期性误差的机理进行分析,建立了周期性测角误差的数学模型;其次,采用高精度光纤陀螺建立了一套基于傅里叶理论的角度测量误差模型采集系统,并通过七个步骤提取了测角误差模型的具体表达式;然后,根据提取的测角误差表达式,分四个步骤对系统周期性误差进行补偿控制。最后,通过跟踪成像实验来验证控制补偿的有效性。实验结果表明,跟踪速度误差的最大值降低到0.04 ()/s,比未补偿控制时降低了8倍左右,满足光学成像系统速度误差小于0.1 ()/s的要求,条纹成像效果得到了明显改善。     

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。     

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。     

光纤陀螺的最新进展

光纤陀螺从提出至今仅２０余年,但其从原理到实现到改进的发展过程却发生了很大变化。文中简述了光纤陀螺广泛的应用背景及基本原理,对光纤陀螺实用化进程中的几点重大突破进行了总结,并详细介绍了国外光纤陀螺的研究和生产的最新发展情况,也提及了我国光纤陀螺的研制概况。在对各国光纤陀螺公司产品的性能指标及其应用范围的分析基础上,指出了当前光纤陀螺发展的高精度和低成本两个方向,并介绍了几种主要的方案。     

时分复用三轴光纤陀螺信噪比分析

基于信号处理和随机过程理论,研究了基于时分复用(TDM)技术的三轴光纤陀螺(FOG)的整体精度,利用差分方程建立了TDM闭环处理中相位差的衰减模型。将单轴总体噪声分为稳态噪声和调整噪声两部分,推算出了单轴信噪比(SNR)的计算公式,并对各影响参数进行了仿真分析,提出了相应的改进建议。设计了FOG实验,验证了模型分析的合理性及正确性。     

二倍频调制对开环光纤陀螺工作特性的影响

开环光纤陀螺(FOG)常使用压电陶瓷(PZT)实现非互易性相位偏置,但相位调制中的非线性会造成工作点不稳定和Sagnac相位解调误差。本文对PZT二倍频调制和相位延迟导致的寄生调制信号进行了理论分析,进而提出在小角度Sagnac相移输入时利用二、四次谐波监控工作点,在Sagnac相移逐渐变大时利用一、三次谐波监控工作点;同时对比了相位延迟角为0°和90°所引起的工作点不稳定,采用较大相位延迟角可将工作点绝对误差降低到10-5水平,相位解调误差降低到10-5rad水平。     

采用冗余设计的光纤陀螺组合支架的优化及分析

针对国内光纤陀螺的研究现状,为了快速适应惯性导航系统对高精度、高可靠性光纤陀螺的需求,采用了冗余配置的设计方案,设计了一种新型光纤陀螺组合支架。通过Ansys有限元分析软件对支架进行了动力学分析,并通过模态分析和频率响应分析对支架进行了优化。优化后的支架,质量减轻了43%,避免了在0~2 000 Hz的工作频带内出现谐振,对加速度的响应幅值明显降低,对形变的响应均小于10-7,有效提高了支架的动态特性,为提高惯性导航系统的精度和可靠性打下了良好的基础。     

应用于高精度光纤陀螺的超荧光光纤光源

在掺铒光纤放大器技术上发展起来的1.55 μm宽带超荧光光纤光源(SFS)具有相干长度短、输出功率大、温度稳定性好、对紫外线辐射不敏感和寿命长等优点,是惯性级和精密级光纤陀螺的理想光源.概述了1.55μm高精度光纤陀螺的研制现状,同时,对SFS的技术优势、最佳结构设计进行了探讨.最后对采用SFS的光纤陀螺的噪声特性进行了研究,并提出了改善光路系统信噪比和抑制光源强度噪声的技术措施.     

CORDIC algorithm based digital detection technique applied in resonator fiber optic gyroscope

A digital detection technique based on the coordinate rotation digital computer (CORDIC) algorithm is proposed for a resonator fiber optic gyroscope (R-FOG). It makes the generation of modulation signal, synchronous demodulation and signal processing in R-FOG to be realized in a single field programmable gate array (FPGA). The frequency synthesis and synchronous detection techniques based on the CORDIC algorithm have been analyzed and designed firstly. The experimental results indicate that the precision of the detection circuit satisfies the requirements for the closed-loop feedback in R-FOG system. The frequency of the laser is locked to the resonance frequency of the fiber ring resonator stably and the open-loop gyro output signal is observed successfully. The dynamic range and the bias drift of the R-FOG are ±1.91 rad/s and 0.005 rad/s over 10 s, respectively.