压电陶瓷驱动机抖激光陀螺抖动特性仿真分析

二频机抖激光陀螺由于静态锁区和动态锁区的客观存在,要求光学谐振腔体不仅要绕敏感轴作正弦抖动,还要按一定的随机规律改变抖动幅度.二频机抖激光陀螺捷联惯导系统机械结构较复杂,很难通过解析法求解其振动特性,采用有限元法对二频机抖激光陀螺抖动特性的仿真方法进行研究.对激光陀螺的关键点进行激光测振实验,对激光陀螺的输出信号进行了高频采样;并对所得采样数据进行功率谱分析,证明了仿真方法的正确性.采用该方法对激光陀螺工作状态进行动力学仿真,可获得工作状态下任意位置的动力学参数,对分析激光陀螺及捷联系统因抖动而产生的误差有重要意义.     

机抖激光陀螺惯导结构固有模态的有限元分析

通过对机抖激光陀螺惯导结构的物理模型进行分析，建立了机抖激光陀螺惯导结构的有限元模型，在此基础上对惯组结构的若干低阶模态进行了分析。对模态分析结果和实验测量结果进行了对比，计算结果表明：模态分析所得结果与实验测量结果一致，计算误差小于 5.23%， 验证了有限元分析方法的正确性和可行性，指出了惯导结构设计中的薄弱环节。研究工作为机抖激光陀螺惯导结构的动力学修改和优化设计提供了参考依据。     

激光陀螺抖动轴失准角对陀螺精度的影响

该文理论分析了二频机抖激光陀螺抖动轴和敏感轴间的失准角对陀螺精度的影响。基于刚体欧拉动力学方程建立了机抖激光陀螺动力学模型,利用刚体绕任意轴转动惯量的计算方法,计算了抖动轴失准角引起的陀螺腔体在陀螺坐标下的惯性积变化,对陀螺高频抖动时由腔体惯性积产生的横侧向力矩引起陀螺敏感轴横侧向变形进而激发单表级圆锥误差的过程进行了定量计算。结果表明,高精度应用场合抖动轴失准角应小于5′。     

基于动态Allan方差的机抖激光陀螺随机误差研究

为了更准确地评价高精度激光陀螺(RLG)的性能,提出了采用动态Allan方差(DAVAR)对高精度二频机械抖动激光陀螺实测数据进行分析的新方法。详细介绍了DAVAR的基本原理,并将其用于机抖激光陀螺随机误差的研究。结果表明,DAVAR分析方法不仅能细化、辨识机抖陀螺各项随机误差,同时确定各项误差占总误差的比重,而且可以分析陀螺随机误差随时间变化的稳定性。与Allan方差分析方法相比,DAVAR更为全面地表征了机抖激光陀螺的随机误差特性。     

机械抖动对机抖激光陀螺稳频装置的影响

分析了机抖激光陀螺中偏频系统通过机械抖动对稳频装置施加作用力的影响.此力主要通过沿抖动切线方向调制卡盘组件,并改变环形腔腔长,引起激光频率相对变化达10-7量级.实验表明,激光功率调制量随着卡盘组件质量增大和偏频量增加而增加,从而影响零偏稳定性.提高卡盘在抖动切线方向的刚度,减少其质量或采用丝杆与槽片点接触等技术措施,能减少机械抖动对稳频装置的影响,另外,对机抖陀螺应选择合适的偏频量.     

激光捷联惯导系统的射前快速标定技术

捷联惯导系统射前自标定是提高系统精度的重要途径。基于激光陀螺标度因数稳定的特点,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统射前自标定的加速度计误差参数模型。分析了基座扰动使姿态发生微幅变化对加速度各通道输出影响,设计了适合激光陀螺捷联惯导系统的加速度计自标定算法,该算法具有一定的抗扰动能力。在误差参数可观测性分析的基础上,设计了射前自标定方案,并进行了实验验证,试验结果表明,该方案可快速准确标定出加速度计相关误差参数。     

基于人工鱼群算法的机抖激光陀螺温度补偿

温度是影响激光陀螺精度的主要因素之一,对温度引起的机抖激光陀螺漂移进行精确建模,对提高激光陀螺捷联惯导系统的精度具有十分重要的意义。介绍了机抖激光陀螺的温度特性,建立了基于改进人工鱼群算法（Improved Artificial Fish Swarm Algorithm,IAFSA）的机抖激光陀螺温度补偿模型,给出了IAFSA 建模的详细步骤和方法, 对传统的逐步回归方法和IAFSA 进行了比较。结果表明:IAFSA可以对温度引起的激光陀螺漂移进行精确建模,补偿后的激光陀螺零偏不稳定性达到0.001 85（）/h,比传统的逐步回归方法建模精度提高了15.5%,得到的温度补偿模型可以对陀螺的零偏进行实时补偿,设计了两种典型的温度试验,获得了满意的补偿效果。     

激光陀螺捷联惯导中陀螺比例因子误差补偿技术

为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度,对激光陀螺的原理进行了分析和说明,重点对影响陀螺比例因子误差因素进行分析,在此基础上建立了误差补偿的精确数学模型,并针对某型激光陀螺进行了误差分析。分析结果表明,惯导系统激光陀螺的比例因子与材料介质、温度、腔长等相关,除了采用稳频技术,还需要采用旋转调制技术提高测量数据精度。转台仿真和实际测试结果证明,该比例因子修正的方法方便、可靠,姿态精度可提高约8.7″,对提高惯导测量精度具有重要意义。     

工作电流对二频机抖激光陀螺角随机游走影响的研究

理论上分析了二频机抖激光陀螺中由量子噪声和抖动噪声产生的角随机游走的影响因素;讨论了工作电流对量子噪声、比例因子的影响;根据陀螺参数定量的估计了抖动噪声产生的角随机游走的数量级。实验结果表明：电流在全测量范围内对陀螺比例因子的影响约为5ppm;对于本单位自行生产的二频机抖激光陀螺来说,由抖动噪声产生的角随机游走是总角随机游走的主要贡献者,比量子噪声产生的角随机游走大约高一个数量级。     

基于间隔子样旋转矢量的SINS圆锥误差补偿

针对激光陀螺捷联惯导系统的圆锥误差补偿问题,研究了区别于传统多子样算法的姿态解算方法,并提出一种基于间隔子样的等效旋转矢量捷联惯导系统(SINS)圆锥误差补偿方法。该方法通过陀螺仪输出数据中临近姿态解算周期角增量的相关性分析,选取最接近于无限小转动区间的数据,进而优化等效旋转矢量的修正。激光陀螺仪实测数据姿态解算结果表明,相比于一般多子样算法,新方法在补偿精度及算法收敛性等方面均有一定优势。     

二频机抖陀螺的自锁相抖动剥除

采用抖动剥除算法能够使二频机抖陀螺的输出信号达到零延时。现有的抖动剥除算法无一例外地采用外部参考信号进行剥除运算,外部参考信号的获取会增加系统的复杂度。为了使抖动剥除更加容易实现,提出了一种新的基于自锁相的抖动剥除方法,用陀螺本身来获取抖动信号,不再需要外部参考信号。这种方法硬件结构简单,同时实验结果证明其输出结果不差于采用外部参考的方法。该方法使二频机抖陀螺可以很方便地应用于实时控制领域。     

机抖陀螺锁区补偿的角度随机游走改善分析

二频机抖陀螺每个抖动周期要两次经过锁区，每次过锁区时的随机误差会使激光陀螺产生随机游走。在工程上实现了二频机抖陀螺的锁区补偿，并采用Allan方差方法分析了锁区补偿前后输出数据的角度随机游走，实验结果表明，锁区补偿后随机游走具有大幅度的改善。首次报道了机抖激光陀螺中锁区补偿对角度随机游走的改善。     

机抖陀螺锁区补偿的角度随机游走改善分析EI北大核心CSCD

二频机抖陀螺每个抖动周期要两次经过锁区,每次过锁区时的随机误差会使激光陀螺产生随机游走。在工程上实现了二频机抖陀螺的锁区补偿,并采用Allan方差方法分析了锁区补偿前后输出数据的角度随机游走,实验结果表明,锁区补偿后随机游走具有大幅度的改善。首次报道了机抖激光陀螺中锁区补偿对角度随机游走的改善。     

基于软核处理器的二频机抖陀螺信号处理系统

运用片上可编程系统（SoPC）技术．设计二频机械抖动激光陀螺信号处理系统。该系统以嵌入式软核处理器NiosⅡ为核心,对输出信号进行数字滤波,并协调控制高压电源、稳频、抖动驱动与噪声注入等工作单元。使用该系统对某型国产二频机抖陀螺进行测试．结果表明该系统测得的陀螺输出信号可达0．002°／h的精度,系统运行稳定可靠,能够有效控制陀螺的工作参数并监测其运行状态,达到预期的设计要求。     

机抖激光陀螺短期闭锁误差积累特性分析

根据闭锁方程和抖动动力学特性建立了机抖激光陀螺的仿真模型,结合激光陀螺过锁区的闭锁误差理论模型,采取仿真和实验方法研究了闭锁误差对抖幅的跟踪特性和趋稳特性,针对抖动随机响应特点,论证了实施短期闭锁误差控制的必要性和可行性.     

基于软核处理器的二频机抖陀螺信号处理系统

运用片上可编程系统(SoPC)技术.设计二频机械抖动激光陀螺信号处理系统.该系统以嵌入式软核处理器Nios Ⅱ为核心,对输出信号进行数字滤波,并协调控制高压电源、稳频、抖动驱动与噪声注入等工作单元.使用该系统对某型国产二频机抖陀螺进行测试,结果表明该系统测得的陀螺输出信号可达0.002°/h的精度,系统运行稳定可靠,能够有效控制陀螺的工作参数并监测其运行状态,达到预期的设计要求.     

机抖激光陀螺抖动机构的温度特性的研究

研究了机抖激光陀螺抖动偏频量与温度之间的关系。通过大量的重复性高低温实验,证明了抖动偏频量与温度的线性关系,并得到了拟合直线表达式。结果表明,抖动偏频量与温度具有较好的线性关系,而且具有较好的重复性。同时用抖动偏频量对陀螺的零漂进行补偿,提高了陀螺的精度。     

消除抖动偏频激光陀螺动态闭锁误差的实验研究

向抖动中注入高斯概率密度的随机噪声 ,以消除抖动偏频激光陀螺的动态闭锁误差。设计了随机噪声发生器及注入方案 ,并在自行研制的机抖陀螺上进行实验。结果表明 :动态闭锁误差因该随机噪声的注入而消除。     

二频机抖激光陀螺抖动频率与温度关系的研究

针对激光陀螺的零偏受温度影响较大,为提高陀螺精度,研究了二频机抖激光陀螺抖动频率与温度之间的关系。通过大量的重复性高低温实验,证明了抖动频率与温度的线性关系,并得到了拟合直线表达式。结果表明,抖动频率与温度具有较好的线性关系,抖动频率可作为温度测量的计量,而且具有较好的重复性。由于测量抖动频率的精度较高,故由抖动频率测量温度具有很高的分辨率。同时用抖动频率对陀螺的零偏进行补偿,提高了陀螺的精度。     

机抖激光陀螺捷联惯导系统的温度补偿方法

分析了系统温度对机抖激光陀螺捷联惯性导航系统的影响因素,介绍了降低和补偿捷联系统温度误差的4种方法.通过重复性温度实验,利用逐步回归法分析了激光陀螺零偏与温度的关系:通过多项式拟合,分别得到了加速度计的零偏、标度因子和IF转换电路的温度补偿模型,并在捷联系统中得到应用.对其中的两种方法进行了实验研究和导航测试,并对两种方法的补偿效果进行了对比.结果表明:通过温度实验得到惯性器件的温度补偿模型对其温度误差进行实时补偿是捷联系统最理想的补偿方法.补偿后系统定位测试1 h的圆概率误差(CEP)优于0.3 n mile/h.达到国内先进水平.