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基于光纤陀螺方位测量方法研究

李志宏  
【摘要】: 光纤陀螺仪自诞生以来以其结构简单、性能稳定、动态范围宽、反应速度快、可靠性高,以及成本低,体积小,重量轻等优点获得了广泛的应用,尤其在捷联惯导系统中应用日益广泛。但由于各种噪声如光源噪声、本征噪声和系统噪声的影响,使陀螺稳定性降低。降低噪声的影响成为提高陀螺稳定性的关键。论文在详细分析各种噪声的基础上围绕提高陀螺稳定性和精度做了以下工作: 首先,在了解光纤陀螺仪的工作原理、误差产生机理及其分布的情况下,利用Allan方差法对影响光纤陀螺性能的噪声因素,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进行分离。对以上常见的五种噪声因素建立了陀螺仪随机误差模型。 其次,结合目前各种光纤陀螺仪漂移分析的方法,在此基础上采用时间序列分析方法进行研究和分析,得出以下结论:(1)光纤陀螺仪漂移是一个非平稳随机时间序列,包括随机漂移和常值漂移,但是在温度相对稳定的情况下,其漂移近似为平稳时间序列;(2)通过利用ARMA(AutoRegressive-Moving Averagemodel)模型对漂移测量数据进行模型拟合,计算得出ARMA(1,1)为光纤陀螺仪漂移输出的适用模型。 最后,利用所获得的光纤陀螺仪误差模型,采用卡尔曼滤波对漂移数据和方位测量数据进行滤波,通过matlab进行仿真分析,结果表明利用该模型进行滤波可以有效地滤除噪声,提高测量精度,有实际应用价值。


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