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光学陀螺输入输出特性建模及补偿技术研究

柳贵福  
【摘要】: 光学陀螺(包括激光陀螺和光纤陀螺等)是基于萨格奈克(Sapac)的广义相对论性效应而制成的角速率传感器,它代表了惯性仪表与元件发展的一个新方向,与传统的机械陀螺相比,它有许多优点:诸如对g不敏感、启动快、贮存寿命长、无运动部件、可承受强振动和高加速度、动态范围宽、标度因数线性度好、具有高输出数据速率的高频带宽度、低直流电压输入及数字输出以及重量轻等。光学陀螺的这些优点使其非常适合于捷联式惯性导航系统,因此,它是一种很有发展前景的角速率传感器。本文以光纤陀螺为研究对象,开展了以下几方面的研究工作: 对综合表征光纤陀螺性能的两个重要指标—标度因数和零偏稳定性进行了较为详细的研究,并利用光纤陀螺敏感了地球速率。 影响光纤陀螺性能的噪声因素是很多的,诸如角度随机游走、零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡、量化噪声、马尔可夫噪声以及正弦噪声等;但常见的噪声因素通常包括五项:角度随机游走、零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡和量化噪声;本文所建立的光纤陀螺随机误差模型便包含了上述五项噪声。 光纤陀螺的输入输出特性(静态特性)本质上是一个随机过程,描述该随机过程统计相关性的数学表达式通常采用ARMA模型的结构形式来拟合;本文对光纤陀螺建立的输入输出特性数学模型为AR(1)和AR(2)模型。 根据所建立的光纤陀螺的输入输出特性数学模型,本文对光纤陀螺的输入输出特性测试数据进行滤波处理和误差补偿,并得到了较好的补偿效果。


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