光纤陀螺温度漂移误差的模糊补偿方案研究

针对光纤陀螺启动过程中的温度漂移问题,研究了一种模糊模型补偿方案.依据Shupe非互易性理论和Mohr加热模型试验的结论,以光纤环内侧温度和温度变化率为输入,以陀螺漂移为输出建立了二输入一输出模糊模型.通过全温范围(-25 ℃~45 ℃)内的恒温静态试验数据辨识出模糊规则库,进而实行模糊推理可实现光纤陀螺温度漂移的在线自动补偿.室温验证试验表明,陀螺的零偏稳定性由补偿前的0.037°/h 减小为0.017°/h,与标称指标相当,陀螺启动时间由补偿前的30 min减少为2 min.     

单模光纤环轴向磁场问题的理论研究

去偏光纤陀螺的非理想单模光纤,在垂直于光纤环面的轴向磁场作用下,由于Faraday 效应,在其中传播的正反两束光会产生一个与磁场有关的非互易相位差.本文基于单色光对在轴向磁场作用下的单模光纤环进行理论推导、分析,给出仿真结果和实验结果,并提出减小轴向磁场作用下的Faraday非互易相位差的方法.     

光纤陀螺随机漂移辨识方法研究

陀螺随机漂移是影响惯性导航和组合导航精度的重要因素.为了有效辨识出光纤陀螺随机漂移噪声的参数,采用了自相关函数、功率谱密度和Allan方差对实测陀螺数据进行分析.实验结果表明:自相关函数、功率谱密度和Allan方差都能有效辨识出陀螺输出信号中的角度随机游走噪声,只有Allan方差能辨识出其中的角速率随机游走噪声.功率谱...     

轴向磁敏法评价消偏陀螺的性能

Lyot消偏器的性能直接决定着消偏光纤陀螺的零偏精度,评价消偏器的好坏在光纤陀螺工程化中至关重要.当前保偏焊接机精度下,精确获得Lyot消偏器的45°角需要进行多次焊接,且传统的评价方法是长期测试陀螺零偏稳定性,效率很底.本文提出通过增大垂直于光纤环面的轴向磁场,放大双消偏陀螺中的附加非互易相位差,从而短时间检测出陀螺的零偏.和传统的评价方法相比,本方法在检测Lyot消偏器45°误差方面效率提高了36倍,能评价的45°误差小于0.01°.     

三轴一体IMU组件中光纤环热分析

对某型号三轴一体光纤陀螺捷联惯导系统建立有限元模型,从结构角度分析了惯性测量单元（ IMU）中光源和加速度计等发热模块对光纤环温度场分布的影响。分析研究IMU组件在22℃常温稳态下的传热规律,表明光源与加速度计等热源所产生热量将不以传导方式在箱体与 IMU台体之间传递,对流与辐射传热对IMU温度分布影响较大;光源为主要热源,是造成Y,Z轴光纤环温度分布不均匀的主要原因;加速度计发热将影响X轴光纤环温度分布。通过＋60℃高温瞬态热分析,研究光纤环在极端环境下温度变化规律,表明系统在极端环境下随着温度上升而温度梯度递减,光纤环瞬态温差增大。稳态和瞬态热分析可指导惯导系统IMU部分结构热设计的改进。     

连铸板坯三维瞬态温度场的软件模拟实现

连铸过程实际是一个凝固传热过程.连铸过程中的铸坯温度分布及其变化对于产品质量是非常重要的,人们不断地研究和调整连铸工艺参数.目的就是为了获得理想的温度分布.近年来广大研究者对铸坯凝固的温度场进行了大量深入细致的研究.并开发出了很多温度场模拟的模型和软件.但大都是二维的,只能用于离线工况的静态模拟,不能有效模拟连铸过程中经常存在的非稳态情况.本文建立了板坯连铸传热过程的三维非稳态数学模型,可以实时的反映不同连铸工艺参数对铸坯温度场的瞬态影响,并将计算结果与实测结果进行了比较来说明模型的准确性.为制定合理的二冷制度,和确定动态轻压下的压下位置提供可靠的依据.     

光纤陀螺随机漂移测试与建模

文中介绍了光纤陀螺(FOG)随机漂移的测试方法和实验设备,探讨了一种利用AIC准则和长自回归法建立随机漂移ARMA模型的新途径.利用实验平台对光纤陀螺输出信号进行了采集,对原始数据进行了平稳化处理,然后进行了光纤陀螺随机漂移ARMA建模实验,并通过白噪声检验验证了用新方法建立的ARMA模型具有很好的适用性.     

消偏光纤陀螺径向磁场问题的理论研究

消偏光纤陀螺,由于单模光纤的不理想,外界磁场会对在光纤中转播的偏振光产生作用(Faraday 效应),而产生一个与磁场有关的附加的非互易相位差.基于单色光,对径向磁场作用下的整个陀螺系统进行理论推导、分析,给出仿真结果和实验结果,并提出减小径向磁场作用下的Faraday非互易相位差的方法.     

船用光纤陀螺小波实时滤波算法的设计与实现

针对光纤陀螺随机漂移噪声大的问题,以船用捷联式惯导系统应用需求为研究对象,对船用光纤陀螺的输出信号特征进行了深入分析。针对陀螺信号需实时处理的要求,设计了基于阈值法的实时小波滤波算法。结合陀螺信号特征分析结果,完成了实时滤波算法的小波基、分解尺度、阈值以及阈值函数设计。实时性验证实验与实测信号的实时滤波实验结果表明:该算法在满足陀螺信号实时性的条件下,能完成陀螺随机漂移噪声的有效滤波。     

光纤陀螺信号误差分析与滤波算法的研究

针对光纤陀螺信号漂移误差和噪声的影响,采用Allan方差法对光纤陀螺的各项随机误差成分进行了分离和计算.然后结合陀螺稳定平台系统研究了滑动滤波、小波变换阈值滤波两种直接对陀螺输出信号进行数字滤波处理的方案.最后对某陀螺惯性稳定跟踪转台中使用的光纤陀螺信号的测试和统计分析结果表明,采用Allan方差法能够有效地分离和辨识陀螺零漂信号中的各项噪声源随机误差系数和误差大小,采用的小波变换阈值滤波的去噪效果明显.     

基于键合图的光纤环绕制小张力控制结构的建模和仿真

光纤环是光纤陀螺中的核心部件。光纤环绕制的技术水平直接影响着光纤陀螺的精度,绕制过程中缠绕张力控制更是整个光纤环绕制中尤为关键的部分。介绍了键合图方法基本原理,并将其应用于光纤环绕制的张力控制分析中,通过分析全过程的键合图模型,导出了系统的状态方程,并依据一定的结构参数应用Matlab对其进行了仿真,同时对系统做了输出测试,验证了该模型的有效性,为实际工程应用和引入先进控制算法提供必要的理论基础。     

Development of an automated fiber optic winding machine for gyroscope production

Fiber optic gyroscopes (FOGs) present an increasingly attractive solid-state alternative to the traditional spinning-mass gyroscopes. FOGs additionally present a potential cost benefit over ring laser gyroscopes (RLGs), as they require no inherently expensive mirrors or other mechanical components. However, the potential cost benefit has yet to be realized. At the heart of a FOG is a sensing coil comprised of several hundred meters of several kilometers of optical fiber, wound in one of several special patterns designed to improve gyroscopic performance. Winding a fiber optic sensing coil traditionally is performed on a semi-automated machine with the constant involvement of an operator. It is a complex process that can take as much as a week to complete. This paper describes the development of a fully automated fiber optic winding machine capable of accurately winding several different coil patterns, incorporates active tension control during winding, and includes a vision-based, automated error detection and correction system for improved reliability. The resulting machine can reduce winding times by as much as an order of magnitude.     

光纤陀螺随机误差建模的实验研究

为提高光纤陀螺精度,需要对其随机误差进行精确建模。以VG941-3AM微型精密光纤陀螺仪为实验研究对象,进行了数据采集、预处理和平稳性检验。将基于残差序列最小自相关原理的LAC(least-autocorrelation)准则及其递推算法,应用于光纤陀螺随机误差模型的辨识。建立了ARMA模型的状态方程和观测方程,设计了Kalman滤波器。实验结果证明了算法的有效性和准确性,处理后的光纤陀螺随机误差减小了95～97%。     

一种光纤陀螺漂移数据建模和滤波技术在捷联罗经法自对准中的应用

针对基于高精度光纤陀螺仪(FOG)的捷联惯导系统开展研究.采用时间序列分析法对光纤陀螺随机漂移进行分析,建立自回归滑动平均(ARMA)模型,并在捷联惯导系统罗经法自对准过程中对光纤陀螺漂移数据进行实时滤波估计.样机实验结果表明,所提出的方法可以有效地提高光纤陀螺捷联惯导系统罗经法自对准的精度.     

基于光纤陀螺仪的信号补偿

光纤陀螺仪是目前广泛使用的一种惯性仪器, 但在使用过程中仍然会遇到有很多问题. 光纤陀螺仪在使用过程中由于光纤陀螺仪内部元器件构造、材料的使用、以及元器件的精度等因素, 会产生一些误差, 如启动温度、零漂、刻度因子等. 同时在使用的过程中受外界的环境干扰也会使光纤陀螺仪产生误差, 如受外界的振动, 环境温度变化等. 通过分析研究光纤陀螺仪的原理和输出信号, 建立误差补偿模型, 对误差进行补偿分析. 应用分段平均选点法补偿了由于温度变化在信号中产生的线性趋势项, 以及使用平滑滤波算法对光纤陀螺仪输出信号进行     

光纤捷联惯导系统角加速度误差补偿技术

以实验室自行研制的光纤陀螺及其捷联惯导系统为基础,从光纤陀螺的传统标定模型入手,在进行角加速度补偿前,通过与转台激发出的角速度与光纤陀螺测量值做对比,得出系统在有大角加速度的情况下,光纤陀螺测量值与转台实际角速度值会有很大的误差,光纤捷联惯导系统姿态误差会在很短的时间内被放大。角加速度误差补偿后,在有明显角加速度的情况下,光纤陀螺能够准确测量转台的角加速度,捷联惯导系统解算精度明显提高。     

基于小波多尺度变换的光纤陀螺振动误差分析与补偿

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响,Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

基于小波多尺度分析的光纤陀螺振动误差分析与建模

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响, Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

一种新的抑制光纤陀螺信号零漂的方法

介绍了光纤陀螺的基本原理和输出信号的数学模型,阐明了零漂的含义。分析了几种零漂抑制方法的原理,提出了基于小波分析的滤波方法。对于实测的光纤陀螺信号进行了多尺度小波分解和多分辨力分析,证明了该方法抑制光纤陀螺输出信号零漂的有效性。     

光纤陀螺信号处理的实用方法

根据光纤陀螺信号漂移的数学模型,分别采用了基于傅立叶分析的IIR滤波器和基于小波变换的阈值滤波器进行消噪处理,通过试验结果分析,肯定了小波阈值滤波方法的优越性.