测地激光陀螺反射镜法向位移影响分析

测地激光陀螺是一种基于Sagnac效应的测量地球自转角速度的惯性传感装置,可应用于世界时、大地测量学等领域。激光陀螺一般由压电陶瓷控制推移反射镜来提高稳频精度。针对稳频机构工作过程中球面反射镜的法向位移对谐振腔的影响,从环腔稳定性定义出发,不同于传统的光学矩阵分析谐振腔稳定性,而是使用更真实的射线追踪仿真对球面反射镜法向位移时谐振腔的出光稳定性进行分析。仿真结果表明,环腔的尺寸与球面反射镜的法向可位移范围呈正相关,实验测得可位移范围为1.492~1.695 mm左右,实验与仿真结果误差在1%内。本文对测地激光陀螺在稳频机构工作过程中的球面反射镜法向位移的影响进行了初步探究,研究结果对于测地激光陀螺的稳频控制及陀螺搭建有一定参考意义。     

环形激光陀螺温度误差补偿综述

本文综述了国内外环行激光陀螺温度补偿的现状，分析了温度对输出误差影响的因素和方式，介绍了减小和补偿温度误差的三种方法，北指出了今后的研究方向。     

激光陀螺组合零偏温度补偿研究

温度是影响激光陀螺零偏的重要因素。将激光陀螺零偏分成与温度无关的常值零偏和与温度有关的趋势项零偏两部分,常值零偏可通过标定实验补偿。对于趋势项零偏,在-40～+60℃全温范围内,通过大量的重复性温度实验,建立了趋势项零偏与温度变化的分段多项式回归模型。运用该模型对高低温实验数据进行补偿,然后进行标定补偿,补偿后结果表明,基本上消除了陀螺零偏,且满足工程上的实时性要求。因此,该补偿方法具有很强的工程实用价值。     

机抖式激光陀螺温度误差补偿研究

通过对激光陀螺机抖构件谐振频率和抖动幅值温度特性的分析,初步提出了利用稳幅、稳频控制等措施来改善系统性能的思想.基于两种温度模型的比较研究,给出了温度模型的选择准则,并对系统测试设备及温度试验等发表了相应的看法,指出了课题未来的发展方向.     

机抖式激光陀螺温度误差补偿研究

通过对激光陀螺机抖构件谐振频率和抖动幅值温度特性的分析,初步提出了利用稳幅、稳频控制等措施来改善系统性能的思想。基于两种温度模型的比较研究,给出了温度模型的选择准则,并对系统测试设备及温度试验等发表了相应的看法,指出了课题未来的发展方向。     

机抖式激光陀螺温度误差补偿研究

通过对激光陀螺机抖构件谐振频率和抖动幅值温度特性的分析，初步提出了利用稳幅、稳频控制等措施来改善系统性能的思想。基于两种温度模型的比较研究，给出了温度模型的选择准则，并对系统测试设备及温度试验等发表了相应的看法，指出了课题未来的发展方向。     

激光陀螺模式电压的求解算法与实现

为了选择较佳的激光陀螺工作模式,加速陀螺启动与跳模过程,进行陀螺寿命预测,以减小陀螺精度损失,提高陀螺工作可靠性,需要确定激光陀螺的模式电压.模式电压可以通过搜索陀螺光强扫描曲线的局部极大值和其对应的电压得到.介绍了寻找局部极大值点的两个典型算法,即黄金分割法和斜率(一阶微分)算法来确定模式电压.通过编写代码在C8051F121单片机上进行验证,比较得出斜率算法确定激光陀螺模式电压的方法更优.     

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。     

激光多普勒测振仪对激光陀螺动态特性测试分析

为了研究激光陀螺动态响应的幅频特性,提出了一种利用激光多普勒测振仪对激光陀螺幅频特性测试的方法。由于激光陀螺角振动测量属于接触式测量,测量结果易受被测物体振动频率的影响,因此对其幅频特性的研究具有重要意义。实验中利用压电式角振动台产生正弦激励信号,通过比较激光陀螺和激光多普勒测振仪对角振动台角振幅的测量值,得到激光陀螺幅频特性曲线。实验结果表明:在角振动频率低于300 Hz时,激光陀螺测量值准确;角振动频率较高时,由于机械结构传递特性影响将导致激光陀螺对角振动台振幅测量失真。     

测地激光陀螺仪的倾斜角误差分析

测地激光陀螺仪是测量地球自转角速度的重要工具,为世界时(universal time,UT1) 解算提供依据。环境变化会影响测地激光陀螺仪光学腔的几何形状,从而影响陀螺仪的测量精度。本文主要针对由测地激光陀螺仪平面倾斜带来的陀螺仪萨格奈克(Sagnac) 频差之误差进行研究,结合基本误差理论、坐标系理论,推导出倾斜对陀螺仪旋转角速度影响的理论模型;利用艾伦方差法(Allan deviation,AD) 分析3个实验室的倾斜数据,并根据分析结果对原始数据作去噪处理;在此基础上使用时间序列法建立倾斜误差补偿模型,将倾斜造成的角速度误差降低一个量级,使输出的Sagnac频差更接近理论值。表明通过构建合理的倾斜误差补偿模型,可以改善陀螺仪输出数据的噪声水平,为陀螺仪进一步优化运行环境及相关数据的处理方法提供参考。     

光纤陀螺漂移误差动态Allan方差分析

提出采用动态Allan方差(DAVar,Dynamic Allan variance)方法对光纤陀螺实测数据进行分析,系统地分析了引起光纤陀螺漂移误差的随机噪声种类及其来源和特性,DAVar分析方法的优势在于不仅能确定各种随机漂移的系数,而且可以跟踪和描述信号随时间变化的稳定性.实验证明,DAVar分析是对光纤陀螺随机漂移进行研究的有效方法.     

配重式激光陀螺机械抖动系统的实验研究

针对研究的RLG，为了满足应用要求，按照配重式抖动偏颤方案，设计了一套机械抖动系统，设计抖动频率为344.16HZ，有限元计算结果表明，抖动系统模态分布合理，强度足够。实验结果表明，实测抖动频率为316HZ，与设计值相差约8.2%，在误差范围内，证明设计过程和方法是正确的，30分钟内，抖动频率和幅度（RMS值）的稳定度分别优于0.05%和5%，抖动系统受水平方向上的基础振动影响较大，但抖动信号仍然良好，满足应用要求。     

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。     

基于误差椭球的激光测量系统的不确定度分析

为了对3维激光扫描技术的测量精度做出评估,以激光雷达测量系统为研究对象,基于误差椭球理论建立了测量系统的点位误差模型;依据点云平面误差椭球的分布特性,提出了点云拟合平面的不确定度模型,用于评估与拟合平面关联的尺寸测量精度;通过对箱体类物体高度的测量实验,获得了实际测量不确定度,并与模型仿真结果进行了对比。结果表明,该模型可较准确地估算出高度的测量不确定度,从而验证了其有效性及实际意义。     

对地观测星载激光测高系统高程误差分析

星载激光测高系统通过接收卫星平台激光器发出的激光脉冲经地表反射的微弱回波,计算卫星与地表的距离;结合卫星轨道和姿态数据,生成激光脚点精确地理位置和高程结果.其高程误差主要受器件、环境和目标参数影响,目前还没有完整描述对地观测星载激光测高系统平面和高程误差的数学模型.简化并完善了针对固体地表的激光测距误差模型,建立了完整的激光脚点平面和高程误差模型.利用高程精度和空间分辨率更高的机载Lidar数据评估了星载激光测高系统GLAS实测数据的高程偏差,评估结果符合所建误差模型.在较平坦的冰盖表面,GLAS系统高程精度可以达到设计值约15 cm.研究内容对测高系统高程误差评估和系统参数设计具有参考意义.     

一种激光三角测量的标定方法及误差分析

为了解决激光三角测量法在标定时,不能直接准确地测量激光器端口与标定物的距离的问题,采用了一种基于距离差进行标定的方法。该方法利用标定物移动的距离作为标定输入,改进了测量系统的标定方法;采用高斯-牛顿迭代法计算测量系统的参量,分析了测量系统在标定时可能产生的激光像点提取误差和非垂直误差。结果表明,测量距离的精度可达到4.000mm。该方法能够准确标定激光三角测量系统的参量。     

激光导引头四象限探测器偏差信号特性研究

为了分析四象限探测器偏差信号对激光导引头探测定位精度的影响,在激光导引头四象限探测器探测定位原理的基础上,采用计算机建模仿真的方法,研究了入射光斑大小、分划线宽度和背景光强度对四象限探测器偏差信号的影响。结果表明,入射光斑变大,四象限探测器的灵敏度会变低,动态跟踪范围变大;分划线宽度在探测器串扰允许的范围内越窄越好;背景光降低了四象限探测器的灵敏度。该研究结果有助于提高激光导引头四象限探测器探测定位精度。     

激光高阶回馈微位移测量系统设计及误差分析

设计了一套基于激光高阶回馈效应的微位移测量系统,介绍了其工作原理,给出了系统中光学单元、机械单元和信号处理及细分单元的设计方法及关键参数。对设计完成的测量系统与PI位移台进行了比对测试,实验结果表明系统的分辨率达到0.7 nm,并对测量系统进行了误差分析。激光高阶回馈微位移测量系统不但分辨率高,而且还具有结构简单和性价比高等优点,在精密位移测量中具有广泛的应用前景。     

微机械陀螺零偏温度梯度建模

针对微机械陀螺在启动过程中与达到热平衡后的温度特性不一致的特点开展温度梯度建模研究工作.实验表明陀螺在启动过程中由于内部温升引起的相对环境温度的梯度变化成为了影响陀螺精度的主要因素.为了抑制陀螺的初始热漂移,分析了不同的开机起始温度点下陀螺补偿模型参数与温度的关系,提出了一种基于起始工作温度点计算模型参数的算法,并进行了补偿.结果表明陀螺零偏随温度基本保持不变,零偏稳定性由补偿前的76.942℃/h改善为8.687℃/h,性能提高了一个数量级.