干涉型光纤陀螺技市及其应用进展

光纤陀螺仪已成为惯性导航系统中最重要的新兴器件。本文对干涉型光纤陀螺的国内外进展、国内现有水平和技术状况进行了分析探讨。最后介绍了光纤陀螺仪的发展方向。     

光纤陀螺惯导系统温度建模与补偿技术研究

工作环境温度的变化使光纤捷联惯导系统内部惯性器件产生了温度漂移,严重影响了系统输出精度。该文从便于工程实现角度出发,设计了一种基于光纤陀螺和石英加速度计温度漂移建模与补偿的方法。建模过程中参数取值通过转台试验获得。验证试验结果说明了建模与补偿的正确性与实用性。     

光纤陀螺捷联惯导系统热仿真研究

探讨了光纤陀螺热模型的建立方法,并进行了实验验证,在此基础上建立光纤陀螺捷联惯导初步热模型,利用基于液体动力学(CFD)的热分析软件Flotherm对惯导系统进行热仿真分析,通过仿真计算,从而得到惯导系统在室温条件下,通过自然对流散热达到稳定状态的温度云图,然后对系统实现方案进行优化热设计,使温度对光纤陀螺性能的影响尽量减小,并对下一步温补或温控方案提供理论支持与指导。     

基于光纤陀螺的方位传感测井仪误差补偿算法

光纤陀螺的零位漂移和刻度因子随温度及温度梯度变化呈现复杂的非线性特征,目前被应用于工程上的常规建模方法的建模效果并不理想.提出了自适应模糊神经网络(ANFIS)的建模方法,它是一种新型的基于模糊神经网络的陀螺温度漂移建模方法,它实现了在模糊逻辑理论框架下同时对光纤陀螺零偏和刻度因子进行建模和补偿,达到了简化温度补偿步骤,提高补偿精度的效果.     

捷联惯导系统中光纤陀螺温漂补偿研究

针对捷联惯导系统中光纤陀螺零偏在快速启动和不同温度条件下漂移较大的问题,从理论和大量试验上研究了其静态时、温漂特性,建立了影响导航系统姿态精度的温度漂移误差补偿的数学模型,并给出了模型参数.试验结果表明,该光纤陀螺零偏的温度输出特性具有较好的重复性,补偿后其在全温工作范围内的航向和姿态保持精度达到0.5(°)/300 s,较补偿前提高了60%以上,并将准备时间由原来的3 min缩短到10 s内,满足某型弹载系统要求.     

光纤陀螺在航空武器装备中的应用及前景

介绍了光纤陀螺的原理和优点,对其在航空武器方面的应用,特别是在机载惯性导航和机载战术导弹、以及在火力控制系统和航空弹药制导等方面的应用作了较为全面的评述,并对光纤陀螺在航空武器方面的应用前景作了预测。     

光纤陀螺技术及其应用

本文介绍了惯性仪表光纤陀螺仪的基本原理及其分类,分析了光纤陀螺仪的关键技术,同时,根据光纤陀螺仪在军用和民用领域的应用情况介绍了其发展状况。     

光纤陀螺定位定向导航系统研究

在光纤陀螺IMU的基础上,设计了信号处理电路、导航计算机、转位机构等,采用Kalman滤波技术,建立了相应的状态方程和量测方程,研制了SINS与卫星导航全球定位系统(GPS)、里程计等辅助信息组合的定位定向导航系统,并给出试验结果及主要技术指标,该系统可广泛应用于陆用车辆导航.     

MEMS流体陀螺的研究进展

随着微机电技术（MEMS）的快速发展,惯性器件微陀螺得到了广泛的发展和应用,其中微流体陀螺具有体积小、重量轻、成本低和抗高冲击等独特优点。根据陀螺原理的不同介绍了几种微流体陀螺,包括气体对流微陀螺、射流微陀螺、ECF流体微陀螺和超流体陀螺,气体对流陀螺和射流微陀螺属于常用的典型流体陀螺,而ECF流体陀螺和超流体陀螺属于新型的流体陀螺,分别分析了它们的原理和应用情况,并对它们的应用前景进行了展望,微流体陀螺将在惯性导航和自动控制等方面发挥越来越重要的作用。     

雷达中频模拟回波信号的光纤远程传输

为了满足雷达无人值守的需要,提出了用光纤远距离传输雷达中频模拟回波信号的光通信系统.理论分析了雷达信号在该系统中的传输距离和噪声特性,测试了其动态范围,研究表明该传输系统满足雷达整机性能的要求,满足雷达站各种复杂环境的要求,传输距离可到60 km,动态范围大于65 dB,雷达接收机噪声系数小于2 dB.     

光纤陀螺随机误差的DDS建模方法研究

光纤陀螺漂移具有弱非线性和弱时变的特点。为了更准确的描述这种特性,介绍了非平稳时间序列的DDS建模方法,并对光纤陀螺随机误差进行建模。通过对建模结果的脉冲响应分析,表明DDS建模法可以准确对光纤陀螺随机误差进行建模,并分离出随机误差中的随机斜坡项,可以实现对光纤陀螺随机误差更精确的补偿。     

连续旋转型光纤捷联惯导系统角速度误差补偿

旋转调制技术在有效抑制惯性器件漂移的同时,也使测量误差更加复杂,只有对这些误差进行补偿,才能发挥旋转调制的效果。为此分析了光纤陀螺敏感轴与旋转轴间不正交角、旋转轴涡动、时间不同步量、敏感轴间不正交角等误差造成的影响,建立了各自的误差补偿模型,并设计了一种基于单轴转台和单元体自身旋转的误差标定方法。结果显示,温补后的敏感轴与旋转轴之间不正交角标定精度优于0.2″,敏感轴之间不正交角标定精度优于1.4″,时间不同步量的标定精度优于0.06ms,经旋转调制和误差补偿后的等效光纤陀螺漂移由0.050°/h改善至0.015°/h。为低成本高精度惯导系统的实现建立了基础。     

VC33+FPGA光纤陀螺捷联惯导系统

以TI公司的32bit浮点DSP芯片TMS320VC33为核心处理芯片,其性价比高,特别适合于类似捷联系统解算量大,实时性要求高,以及计算精度要求高的场合.FPGA结构灵活,接口丰富,适合模块化设计,易于维护和扩展,因此采用DSP FPGA构建系统.由Altera公司Cyclone系列的EP1C6T144接收FOG的串行数据,转换成32bit数据格式,并控制石英加速度计多通道的A/D转换,将惯性器件进行一次捷联解算所需要的数据组合起来存储于FPGA内部的FIFO中,并向TMS320VC33发起中断,扩展了一路RS422串口,与远程计算机通讯.DSP响应中断,从FPGA中读取陀螺、加速度计的数字信号,并用四元数法解算载体的姿态.     

低成本光纤陀螺及其军事应用

文章对光纤陀螺的发展，特别是低成本光纤陀螺进行了介绍，并就光纤陀螺电路和光路两个结构的分析，分别阐述了降低光纤陀螺成本的几种途径。并且通过介绍光纤陀螺技术的发展，分析其在武器系统中的运用与需求。     

实用型光纤陀螺系统工作点的选定和稳定技术的试验研究

介绍了实用型中低精度开环光纤陀螺系统中如何实时并准确地测量陀螺系统的工作点的方法和技术方案,并且从理论上分析了开环的光纤陀螺系统的工作点的选择依据。通过对实验结果的对比测试分析,提出了进一步提高光纤陀螺精度和稳定度的途径和设想。     

光纤陀螺仪调制相位的畸变误差特性分析

干涉型数字闭环光纤陀螺中,多功能集成光学芯片(IOC)是非常关键的器件,其主要作用之一是相位调制,用于产生π/2相位偏置及产生补偿外部Sagnac相移的相位.由于IOC接收到的电场调制信号频率较高,存在多次谐波并且易受外部辐射干扰,从而导致调制相位畸变,对光纤陀螺的零偏和漂移有很大的影响.为了减小IOC调制相位畸变特性对光纤陀螺性能的影响,从理论上探讨引起调制相位畸变的因素,针对不同的误差因素而采取相应的措施来抑制并隔离误差;通过采取各种措施改善方波、阶梯波的信号质量,使IOC输出的相位畸变程度达到最小.测试结果表明,光纤陀螺中优化之后的相位调制系统满足高精度数字闭环光纤陀螺的指标要求.

Abstract：

Multi-function integrated optical chip (IOC) is an important component in the close-loop interference fiber optic gyroscope(IFOG)system. One of the main functions of IOC is the modulation of phase which includes the bias of phase in creating π/2 square waves and Sagnac phase biased by ladder waves in IFOG. Because the modulation signal of the electric field sent to integral optical chip has the characteristic of high frequency, there exists multiple harmonic waves and it is easily disturbed by external eradiation which induces modulation phase distortion and has great effect on drift and zero-bias. In order to reduce the effect of phase distortion of the integrated optical chip on the performance of FOG, focusing on the factors causing different phase errors in IOC, corresponding measures are taken to suppress and isolate the errors, adopting all means to improve the signal quality of square waves and ladder waves, reducing the modulation phase distortion to the lowest extent. The experimental results show that the optimized phase modulation system can meet the requirements of high precision IFOG.     

消偏型光纤陀螺偏振误差研究

提出了一种光纤陀螺(FOG)消偏结构,通过在光源输出端加保偏光纤(PMF)和在偏振器后加Loyt消偏器,计算返回到探测器的相干光的偏振误差,得出光源出射偏振光与PMF快(慢)轴夹角、PMF快(慢)轴与偏振器起偏方向夹角、偏振器起偏方向与消偏器第1段PMF快(慢)轴夹角以及消偏器2段PMF连接角等4个角的最优取值范围,代入实验测得光纤线圈传输矩阵参数,计算出偏振误差可以达到1.1×10-30/h,满足中高精度要求.