光纤陀螺温度误差建模及补偿方法

温度是影响光纤陀螺输出精度的主要误差源。为了有效提高光纤陀螺的输出精度,在光纤陀螺温度特性理论分析的基础上,对光纤陀螺进行了全温度范围（-30℃-＋70℃）速率试验和零偏试验,并对试验数据进行了深入分析,建立了光纤陀螺温度与标度因数、温度与零偏之间的多项式误差补偿模型。试验结果表明,该温度误差补偿模型可以使光纤陀螺在全温度范围的输出精度提高一个数量级,补偿效果良好。     

光纤陀螺的研究

光纤陀螺产生固态旋转敏感功率,它具有可靠性高、体积小、成本低的绝对优点。这种技术未来将优先普遍用于捷联式惯导系统。为使光纤陀螺能大量用于捷联式惯导系统,就要求其动态范围宽,比例因子准确及冷态启动能力,而相位置零方案由于其精确的监控器光波条纹位置,使光纤陀螺达到了这些要求。本文首次描述了比例因子修正和飞行时使用光波条纹监控的冷态启动方法。     

光纤传感器——光纤陀螺和光纤加速度计

本文概要的介绍了日本中央研究所、伊丹制作所等单位近年来研制的光纤传感器——两种光纤加速度计(振动式光纤加速度计和光弹性光纤加速度计)和两种光纤陀螺(相位调制式光纤陀螺和全光纤陀螺)的结构、工作原理及性能指标。分析了两种加速度计和两种陀螺所存在的技术上的难点以及为进一步提高光纤加速度计和光纤陀螺的性能所应采取的技术措施。同时论述了要提高光纤陀螺和光纤加速度计的灵敏度、精度等使其能适应各种恶劣环境及进一步降低成本、缩小体积、提高可靠性等,必须同时研制、开发各种高性能的光学器件,使其适应整个系统的要求。     

麦道公司的光纤陀螺发展

麦道公司于1977年开始研制光纤陀螺,1977～1986年期间取得了一系列重要成果,其中主要有:第一台数字式光纤陀螺,第一台全固态光学陀螺,第一台适用战术弹头尺寸要求的光纤陀螺,首次提出波长漂移引起比例因子误差的实用校正方法,以及第一个光纤陀螺产品。本文对这些成果以及麦道光纤陀螺未来发展方向作了扼要总结。     

光纤陀螺和环形激光陀螺及其技术评定

本文介绍了两种光学陀螺的发展历史及其通用原理,又分别描述了激光陀螺、模拟光纤陀螺和数字光纤陀螺的具体工作过程、应用范围及消除漂移的具体方法。重点对两种光学陀螺进行了详细比较,分析指出,光纤陀螺在重量、装配条件、多种装配形式、加工精度、使用期限以及价格方面都优于环形激光陀螺。但总的来看,光纤陀螺还存在一些重大技术问题有待解决,该公司研制的光纤陀螺的漂移率为10°/h,可用在偏航的俯仰测量、姿态稳定等应用中。对性能要求在0.01°/h的惯导中,仍取代不了环形激光陀螺。从长远看,两者竞争的焦点是在价格方面。     

超辐射发光二极管温度误差模型研究

超辐射发光二极管(SLD)由SLD芯片、半导体制冷器及热沉、热敏电阻等组成.若制冷器线性度较高,随温度升高,SLD管芯温度会降低,导致波长略微降低.若制冷器线性度较低,则结果相反.故根据光纤陀螺的原理,导出光源在温度变化时对陀螺精度影响的温度误差模型,再针对不同的环境温度来确定其补偿,以提高光纤陀螺的测量精度.     

光纤陀螺在捷联惯性测量组合中的应用研究

结合某型号导弹捷联光纤陀螺惯性测量组合研制的实际情况,介绍了干涉型全数字闭环光纤陀螺的工作原理,对光纤陀螺集成方式、光纤陀螺温控设计、光纤陀螺一体化结构设计、光纤陀螺误差补偿技术等光纤陀螺工程应用问题作了具体阐述,给出了试验结果,并指出光纤陀螺工程化应用存在的某些问题。     

ELM-AdaBoost 模型在光纤陀螺温度误差补偿中的应用

针对光纤陀螺零偏与温度之间复杂的非线性关系,引入极限学习机(extreme learning machines,ELM)模 型补偿光纤陀螺的零偏温度误差;针对单个ELM 在预测准确性和稳定性不足及其对奇异样本敏感的问题,引入自适 应增强算法(adaptive boosting,AdaBoost)建立ELM-AdaBoost 预测模型改善光纤陀螺性能,分析光纤陀螺的温度误 差机理及模型参数对预测精度的影响,给出ELM 算法隐含层神经元个数及AdaBoost 算法迭代次数的确定方法。仿 真结果表明：基于ELM-AdaBoost 预测模型的补偿效果优于多元线性回归模型和单个ELM 神经网络模型,并具有良 好的泛化性能和温度适用性,补偿后陀螺零偏均方根误差降低93%以上,显著改善了光纤陀螺零偏稳定性能。     

光纤陀螺发展及应用前景

回顾了光纤陀螺发展过程，简述了光纤陀螺的基本原理、光纤陀螺的构成方式及光纤陀螺的主要特点，综述了光纤陀螺仪目前的研制与应用概况及国内武器系统对光纤陀螺需求。     

基于光时域反射法的光纤陀螺热场测试方案的研究

介绍了光纤陀螺热场建模的重要性,通过分析分布式光纤温度传感器的工作原理和应用状况以及光纤陀螺中的核心部件——光纤环圈的结构特点,结合分布式光纤温度传感器工程应用实例及光纤陀螺结构特点提出了一种全新的检测光纤环圈的设想,给出了详细的方案设计,并对其可行性及工程应用价值进行了论证。     

光源强度噪声对闭环光纤陀螺输出的影响

建立闭环光纤陀螺光路的数学模型,分析了光源光功率与陀螺灵敏度之间的关系,然后基于检测信噪比和陀螺等效噪声相位差,分析了光源强度噪声对光纤陀螺极限灵敏度的影响,最后通过建立的数字闭环光纤陀螺的Simulink仿真模型,定量分析了光源强度噪声对闭环光纤陀螺输出的影响。结果表明,由于光源强度噪声的存在,当光功率大于十几微瓦时,陀螺的极限灵敏度将趋于饱和值,对于20 nm光源谱宽的闭环陀螺,其饱和极限灵敏度为0.04(°)/h,不满足高精度陀螺的要求,而且噪声强度越大,陀螺输出的误差波动就越大,对输入角速度的跟踪效果也越差。     

闭环光纤陀螺数字检测方法研究及实现

高精度光纤陀螺是制导与导航系统主要组成部分。采用基于数字信号调制解调技术对光纤陀螺进行闭环控制可以有效地提高光纤陀螺的精度。本文以高速数字信号处理芯片(DSP)和大规模可编程逻辑器件(FPGA)为基础，研制成功基于阶梯波调制技术的闭环光纤陀螺全数字式信号检测系统，并给出了性能及测试结果。     

光纤陀螺组合误差分析模型的建立

分析了开环光纤陀螺的零偏和标度因数误差及误差存在的原因,对光纤陀螺组合的测试方法进行了阐述,通过对大量的试验测试数据进行分析,特别是光纤陀螺零偏和标度因数误差受环境温度的影响的分析,提出了光纤陀螺误差补偿的数学模型,达到了减小误差、提高精度的目的。     

光纤陀螺技术及应用分析

叙述了光纤陀螺的工作原理和发展历史、现状及趋势,介绍了一种新型的全数字光纤陀螺闭环检测方案——数字相位斜波技术,讨论了该方案的电路设计以及具体电路的设计与调测,具体分析了光纤陀螺的应用,对我国发展光纤陀螺技术的前景进行了展望。     

新一代运载火箭用光纤速率陀螺抗冲击和振动设计

光纤速率陀螺是一种快速响应敏感角速度的装置,用于测量火箭箭体俯仰、偏航和滚动角速度,是姿态控制系统重要测量仪表之一。由于安装在箭壁位置,发射、飞行阶段经历箭体各级分离,陀螺仪抗大量级冲击、振动性能设计,将直接影响其在运载火箭控制系统的工程应用。针对光纤速率陀螺应用环境,开展陀螺仪结构、电路系统减振、光纤环及其安装工艺方法等方面设计,提高了陀螺的抗大量级冲击、振动性能,可以抗量级为8000g冲击和46g高频随机振动,满足运载火箭控制系统高可靠性应用要求。     

基于AR模型的光纤陀螺建模方法研究

作为新一代的光学陀螺仪,光纤陀螺的性能决定着惯性参考系统的精度,为了提高光纤陀螺的精度,本文提出了利用时间序列分析法中的AR模型[1]对光纤陀螺零漂数据进行分析,采用最小二乘法对数据进行了处理和拟和,并在此基础上应用卡尔曼滤波算法对建模后光纤陀螺的漂移数据进行了滤波,有效地抑制了光纤陀螺中的随机误差,得到了陀螺信号的常项漂移趋势,提供了一种符合工程应用要求的光纤陀螺漂移模型。     

基于小波变换的光纤陀螺信号去噪方法

摘要：为提高光纤陀螺的使用精度,提出一种基于小波变换的光纤陀螺信号去噪方法。根据小波变换的原理, 使用四阶Daubechies 小波对光纤陀螺信号进行分解,选择改进阈值法对小波系数进行重构。该方法能有效滤除噪声 并保留有用信号,克服了硬阈值与软阈值的缺陷,能有效地提高光纤陀螺的使用精度。     

光纤陀螺在捷联惯性测量组合中的应用研究

结合某型号导弹捷联光纤陀螺惯性测量组合研制的实际情况,介绍了干涉型全数字闭环光纤陀螺的工作原理.对光纤陀螺集成方式、温控设计、一体化结构设计、误差补偿技术等工程应用问题作了具体叙述,给出了试验结果,并指出了光纤陀螺工程化应用存在的某些问题.     

光纤陀螺在捷联惯性测量组合中的应用研究

结合某型号导弹捷联光纤陀螺惯性测量组合研制的实际情况,介绍了干涉型全数字闭环光纤陀螺的工作原理.对光纤陀螺集成方式、温控设计、一体化结构设计、误差补偿技术等工程应用问题作了具体叙述,给出了试验结果,并指出了光纤陀螺工程化应用存在的某些问题.     

自适应式激光陀螺

许多采用激光陀螺的装置与系统,由于工作条件的缺陷改变了其参数,从而导致激光陀螺"零"漂的不稳定性、可重复性及输出特征的长期漂移.早期实现激光陀螺高稳定性的方法包括采用昂贵的高稳定性材料、装置及元件,其特征在工作中没有变化.本文给出另一种提高激光陀螺稳定性的方法,即所说的自适应式激光陀螺. 本文给出了具有微处理电路模块(MEB)的环形激光角速率敏感器的工作数学模型及计算机模拟结果.该激光的产生模型考虑了20多个参数的影响,如谐振腔、放大介质及有关激光输出特征的抖动等.用这种模拟结果设计的方法和装置,使激光陀螺输出特征的光波闭锁效应的静态范围降低10-20倍.文中考虑了徽电路模块设计中采用的结构方案和软件算法,也给出了微处理电路模块与自适应式激光陀螺的温度测试数据. 我们从理论和实验上认识到,自适应式激光陀螺的稳定性通过采用微处理电路模块,并在对初始信息、参数稳定性及环形激光角速率敏感器装置工作控制分析的基础上,能得到实质上的提高.