陆用光纤陀螺寻北仪误差特性研究

针对陆用武器对高精度寻北定向的要求,本文以高精度光纤陀螺寻北仪为研究对象,基于光纤陀螺寻北仪误差模型和光纤陀螺的误差特性,从理论上对光纤陀螺寻北仪寻北误差进行了分析,提出寻北仪主要包括系统误差和器件误差两个方面的误差源,并分别对不同误差源引起的寻北误差进行推导,得到光纤陀螺寻北仪寻北精度主要受陀螺零偏漂移、安装误差和转台测角精度决定的结论。对光纤陀螺寻北仪各误差源引起的寻北误差进行仿真试验,试验证明了理论分析的正确性。     

旋转式光纤陀螺寻北仪研究

基于光纤陀螺和旋转调制技术的优点,提出一种单陀螺寻北仪.采用1个单轴光纤陀螺、2个石英加速度计和旋转机构组成系统, 寻北同时还可得到具有一定精度的纬度信息.给出了寻北原理公式,基于递推最小二乘法开发了实用的算法,以消除陀螺漂移和噪声的对寻北精度的影响.通过误差分析对寻北精度进行理论估计,指出影响寻北精度的重要因素是陀螺漂移的不稳定性并使用光纤陀螺测试数据进行半物理仿真.仿真结果表明,3 min内方位角估计值进入0.1°误差带,重复性精度可达4′.     

基于RBF神经网络的光纤陀螺启动补偿及应用

光纤陀螺对温度比较敏感,由于温度引起的零偏漂移是光纤陀螺工作尤其是启动过程中的一种较大误差。文中为了减小光纤陀螺启动过程的零偏漂移、缩短启动时间,提出了对光纤陀螺启动过程进行补偿的方案。该方案以光纤陀螺温度和温度变化率为输入、光纤陀螺漂移为输出建立二输入单输出的RBF神经网络,用于陀螺启动过程补偿。在室温下对某型号光纤陀螺启动漂移进行了补偿,试验结果表明该方法能有效减小陀螺的启动温度漂移,缩短陀螺启动时间。将该方案运用到某型号的光纤陀螺寻北仪上,常温试验表明,该方案大大缩短了寻北仪的准备时间,提高了寻北精度。     

光纤陀螺寻北仪误差系统分析

为了提高光纤陀螺(FOG)寻北仪的精度,从陀螺仪平台调平误差、基座不稳定产生的误差、光纤陀螺(FOG)的漂移、陀螺仪转位误差等出发,对影响光纤陀螺寻北仪的因素进行了系统全面地分析,并进行相应的补偿,消除了大部分的误差因素,理论上能使寻北仪精度得到显著地提高.     

光纤陀螺寻北仪四位置转位机构设计及其控制

光纤陀螺(FOG)寻北仪利用光纤陀螺敏感地球自转角速率的水平分量,经解算获得载体参考轴与北向的夹角.转位控制方案设计是寻北仪系统设计中一个极其重要的环节,转位机构的转位精度必须满足寻北的精度要求.该文详细介绍了光纤陀螺寻北仪转位机构设计,实现途径以及对寻北精度的影响.实验证实采用多位置转位机构达到了系统寻北的精度要求.     

基于最小二乘法的光纤陀螺动态寻北算法研究

相比于静态条件下的寻北方案,动态寻北能够有效抑制光纤陀螺的各种随机误差,大幅提高寻北快速性和定位精度。常见的动态寻北算法有最小二乘拟合法、数学函数调制解调法和单位函数调制解调法等。在最小二乘拟合算法原理的基础上,利用Matlab/Simulink仿真工具建立了两种寻北模型,并对模型适用性进行了检验。通过建立模型研究了转台转速、采样频率、随机噪声、采样点数及常值漂移对光纤陀螺动态寻北结果的影响。仿真实验结果表明随机漂移噪声是影响寻北精度的关键因素。采样点对寻北结果的影响表明,采样点数足够多时,寻北误差趋于稳定,可以实现残周期采样的寻北从而缩短寻北时间。     

Ψ型四位置寻北仪方案

在传统四位置寻北方案基础上,针对光纤陀螺寻北仪提出了一种新的转位方案,将传统水平面内相互垂直转动寻北改为Ψ型转动寻北。相对传统转位方案,不仅保持了原有的优势,同时能够减少25%的转位时间。在不同情况下,通过巧妙的公式构造和选取对应位置下的陀螺输出,能有效避免光纤陀螺死区造成的寻北误差,并且可以提高某些特定角度范围的寻北精度。     

激光陀螺任意二位置寻北仪及误差分析

介绍了一种激光陀螺任意二位置寻北仪,可在一定程度上节省整个寻北过程的时间,推导了全姿态下的寻北解算公式。为提高整个系统的寻北精度,从理论上分析了陀螺漂移误差、系统圆周误差和转位误差对任意二位置寻北的影响,建立了误差数学模型,并提出了减小寻北误差的方法。仿真结果表明,水平状态下的转位误差引起的寻北误差是一个常量,大小为转位误差的一半;为保证足够高的寻北精度,要求寻北仪在使用过程中转角40,纬度70。寻北实验结果进一步验证了仿真结果的正确性,与理论分析结果相吻合。     

高精度动调陀螺寻北仪优化设计

陀螺的漂移和随机误差是影响动调陀螺寻北的主要因素。提出了三位置寻北方案,消除了陀螺漂移对寻北的影响。准备时间、采样时间、低力矩维持电压和堵转时间等参数设置会直接影响寻北时间和寻北精度。通过实验数据设置合理的参数可减小陀螺随机误差。实测结果表示寻北精度从0.2°提高到0.05°。     

一种惯性寻北仪静态误差分析方法

惯性寻北仪测量精度与内部陀螺有关,其测量值受到载体水平度、安装精度等诸多因素的影响,文章提出了一种使用空间解析几何法推导惯性寻北仪陀螺测量值误差与载体姿态角误差及陀螺安装误差这两类静态误差之间关系的方法,为寻北仪工作精度分析提供了新的思路,以便于误差补偿。     

基于小波理论抑制光纤陀螺零漂的研究

介绍了光纤陀螺技术的发展及应用,阐述了小波分析的理论及小波变换快速算法,并给出了光纤陀螺漂移的数学模型及零偏零漂的定义,阐明了小波分析在光纤陀螺信号处理中的具体应用方法,对于实测的光纤陀螺信号进行了多尺度小波分解和多分辨力分析,证明了该方法在抑制光纤陀螺输出信号零漂的有效性。为消除陀螺漂移提供了一个新的途径。     

小波分析和灰色神经网络融合的光纤陀螺误差建模与补偿

为补偿捷联姿态测量系统中光纤陀螺因外界干扰引起的高频噪声和强漂移,提出一种基于第二代小波变换和灰色Elman神经网络融合的误差建模和补偿方法。采用Allan方差法分析了在外界干扰下的光纤陀螺输出信号,利用第二代提升小波单独重构的方法分离出陀螺误差模型中的漂移误差和白噪声,灰化漂移误差数据后建立了Elman神经网络模型并进行了补偿。实验结果表明,相较于传统的灰色理论模型和单一的Elman神经网络模型,新算法有效滤除了白噪声,并将预测模型的精度提高到96%以上,证实了模型的有效性。     

光纤陀螺测试系统研究及应用

利用实验手段来建立光纤陀螺的误差模型并对光纤陀螺进行误差补偿是提高光纤陀螺的一种有效手段。根据光纤陀螺的特点,设计了光纤陀螺数据采集系统,并做了静态测试和动态测试,分析了光纤陀螺性能,为光纤陀螺进行误差补偿奠定了基础。     

基于小波神经网络的光纤陀螺系统级温度补偿

捷联惯组中光纤陀螺的输出精度受温度的影响较大,在实际应用中必须对其进行温度漂移补偿。对于光纤陀螺的零偏随温度变化呈较强的非线性特性,传统的多元线性回归法难以满足补偿精度要求,因而将小波神经网络用于建立光纤陀螺的温度补偿模型。通过对某型号捷联惯组中光纤陀螺的静漂数据进行仿真,实验结果表明,基于小波神经网络模型比多元线性回归模型的补偿效果更明显,有效提高了陀螺的精度。     

中高精度光纤陀螺的误差分析及抑制措施

光纤陀螺（FOG）是惯性导航系统中新发展起来的一代惯性测量元件,其性能深受光源、多功能光电集成芯片及光电探测器等光电器件的影响。文章阐述了中高精度光纤陀螺的主要噪声机理,对两个不同精度等级的陀螺进行了Allan方差分析。根据FOG噪声参数估计值判断出FOG中白噪声和分形噪声的含量,从而验证了FOG的精度级别,并给出了不同精度FOG的改进方案,为提高FOG精度提供了理论指导。     

基于3×3耦合器的光纤陀螺信号解调算法

采用3×3耦合器构成非互易结构的开环光纤陀螺，具有灵敏度高、测量范围大等优点。信号检测在光纤陀螺系统中占有非常重要的地位，其解调精度的大小直接影响光纤陀螺的分辨率。根据使用3×3耦合器的开环光纤陀螺输出信号模型的特点，采用一种新的信号解调算法，可以准确解调任意动态范围的输入，克服在工作点附近灵敏度低的缺点，改善被测信号的精度。实验结果表明，算法能快速、准确解调被测物理量。     

某导引头陀螺进动控制理论研究

为实现精确控制某型号导引头搜索和跟踪目标,从理论上推导和分析了该导引头中陀螺仪的运动控制方法。分析了该型号导引头中陀螺仪的结构、特点、作用与工作原理。根据陀螺技术方程和导引头的陀螺仪结构特点建立了陀螺运动模型。在建立弹体坐标系以及莱查坐标系的基础上,通过分析陀螺仪在给定的典型电流作用下所受的控制力矩,推导和分析了陀螺仪的运动规律。通过上面的推导和分析,得到结论:只有与陀螺转子转动频率相同的交流电流才能作为跟踪进动电流;进动方向由进动电流的初始相位决定。同时给出了陀螺转子在典型电流作用下的顶点轨迹。为精确控制该导引头中陀螺仪的运动提供了理论依据。     

基于光纤陀螺的桥梁路面平整度检测研究

光纤陀螺线形检测系统是一种测量路面线形曲线的检测方法。结合光纤陀螺线形检测原理以及常用的路面平整度指标,研究了一种基于光纤陀螺的路面平整度指标获取方法。实验分析和应用结果证明,线形测量过程中所采集的光纤陀螺角速度概率分布和标准差与路面平整度具有较强的关联性。通过提取光纤陀螺检测桥梁线形的高程标准差,可得到路面平整度系数。本方法可反映路面的宏观平整度以及路面传递至车辆的行车舒适性,并且可实现桥梁线形和平整度的同时测量,具有方便高效准确的优点和较大的应用推广价值。     

谐振腔光纤陀螺信号检测方法的研究

谐振腔光纤陀螺(R—FOG)是利用光学Sagnac效应实现对转动检测的一种高精度的惯性传感器件。在谐振腔光纤陀螺系统中，信号检测系统占有非常重要的地位，其检测精度的大小直接影响陀螺的分辨率。光纤环形谐振腔是谐振腔光纤陀螺的核心敏感部件。采用两种频率的锯齿波组合调制，考虑激光器有限光谱线宽条件下，采用洛仑兹线型描写光纤环形谐振腔的输出光强表达式。针对输出光强与谐振频率偏差在靠近谐振点附近的近似线性关系，利用多次反馈频率操作来依次跟踪谐振腔光纤陀螺顺时针和逆时针光束的谐振点，从而避免了谐振频率偏差复杂的求根算法。仿真结果表明，多次反馈频率操作，可以较快地锁定到谐振点。