光纤陀螺在球面非均匀磁场中的磁敏感性研究

磁光法拉第效应是光纤陀螺中存在的非互易效应,会在陀螺输出零位附加一个固定偏置,从而影响光纤陀螺的精度。针对陀螺内部电路的辐射磁场为球面非均匀磁场的特点,建立了球面非均匀磁场的光纤陀螺磁敏感误差模型。采用数值模拟的方法分析了球面非均匀磁场对光纤陀螺磁敏感性的影响并进行了实验验证。实验证明,球面磁场源距离光纤环越近,光纤陀螺磁敏感误差越大;球面磁场源位于光纤环中心轴附近时,光纤陀螺磁敏感误差较小;球面磁场源在光纤环内部中心轴向移动时,光纤陀螺磁敏感误差基本不变。     

一种在线实时消除SINS陀螺常值漂移的方法

针对捷联惯性导航系统(SINS)中陀螺常值漂移存在逐次启动误差以及逐日漂移变化的问题.提出一种捷联状态下在线实时消除陀螺常值漂移的方法,通过附加一个监控陀螺,实现对SINS中导航陀螺常值漂移的在线测量与补偿.文中给出了该方法的理论推导,并进行了误差分析.半物理仿真结果表明,该方法能够自主地在线测量SINS中导航陀螺逐次启动后的常值漂移量及其缓慢变化,并能够获得误差小于0.02 °/h的陀螺常值漂移,可据此进行陀螺常值漂移的在线实时补偿,有效克服陀螺性能变化对SINS系统精度的影响,提高了SINS的精度.     

D/A量化对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响分析

光纤陀螺全数字闭环检测方案的最小反馈相移由D/A的位数确定。通过建立全数字闭环光纤陀螺的Sigma-delta模型,从量化噪声的角度分析了D/A位数对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响。研究了闭环检测对量化噪声的抑制作用及其对光纤陀螺输出精度的影响。实验结果与理论分析吻合,结果表明:由于闭环系统本身对量化噪声的抑制作用,量化噪声不会成为影响中、低精度光纤陀螺检测系统精度的主要误差源,实际D/A选型过程中可以根据系统对非线性、动态范围的要求结合的理论计算方法对D/A位数进行选取。     

扭转抑制光纤陀螺法拉第效应的理论研究

光纤陀螺法拉第磁光效应作为非互易性误差源,是影响光纤陀螺性能,尤其是影响光纤陀螺精度的主要原因之一。介绍了光纤陀螺的磁敏感机理,分析了光纤陀螺径向和轴向磁敏感性误差的主要来源。提出了通过在光纤陀螺原有光纤环上熔接反向扭转光纤的方法,引入比较高的圆双折射,对原有光纤环的非互易相位差进行补偿,达到抑制光纤陀螺磁敏感性误差的目的,探讨了该方法的可行性,并对补偿特征进行了仿真分析。     

光纤陀螺中Y波导振动特性分析

光纤陀螺由于无运动部件,因此具有良好的抗振动、抗冲击特性,但是在实际的工程运用中,对于高精度光纤陀螺其振动误差直接影响着实际运用性能。本文分析了构成高精度光纤陀螺的关键部件Y波导的振动误差原理,并阐述了其对光纤陀螺输出信号的影响,随之提出了采用基于四状态的双闭环数字信号处理方案来跟踪和补偿Y波导振动误差的方法 ,实验结果表明该补偿方案可以很好的对由振动导致的Y波导产生的非互易性相移给予补偿。     

一种新的舰载惯导系统摇摆基座初始对准方法

针对舰载惯导系统在摇摆基座条件下高精度初始对准问题,提出一种简单且易于实现的快速初始对准方法。利用开路法构建数学稳定平台隔离载体摇摆运动,提高了高精度舰载惯导系统摇摆基座对准过程中量测数据的信噪比,缩短了对准时间并提高了误差参数的估计精度;建立了开路法数学平台偏角的误差模型,利用参数辨识法提取相关对准参数,从而估计出陀螺漂移和数学平台偏角并进行补偿。海上试验结果表明,该对准方法可在8 h内达到优于0.000 5°/h的对准精度,有效地解决了摇摆基座条件下舰载惯导系统的高精度初始对准问题。     

基于二代小波的光纤陀螺实时降噪方法研究

在以光纤陀螺为主要惯性敏感元件的捷联惯导系统中,陀螺输出信号中的非确定性随机漂移的实时滤除,对提高实际系统的初始对准精度及导航精度均具有重要的意义。考虑到传统小波阈值法的去噪性能及实时性问题,提出了一种基于第二代小波变换,并结合硬阈值、强制降噪和带滑动数据窗的光纤陀螺信号实时降噪改进方案。利用MATLAB进行了正弦信号和光纤陀螺输出信号的模拟实时降噪实验,并与一代小波实时降噪方案进行了比较,验证了改进方案在理论计算速度大幅提升的前提下,降噪性能得到提高,进而减小了系统输出的姿态误差。     

基于光纤陀螺的即插即用式全站仪定向方法

针对全站仪视准轴与光纤陀螺轴间存在集成误差角和光纤陀螺零偏问题,提出了一种即插即用且系统误差自动抵偿的光纤陀螺/全站仪组合定向方法.在工作现场,光纤陀螺通过锁紧装置连接到全站仪望远镜上,利用全站仪望远镜可分别在竖直和水平方向精确转动的特点,带动光纤陀螺到东向、西向、东向抵偿位置、西向抵偿4个位置做静态观测.这4组观测值代入一个简单公式即可计算出全站仪视准轴方位角.该方法的锁紧装置简单,集成精度要求低,光纤陀螺零偏和集成误差对方位角的影响基本被消除.仿真表明,在不利情况下,定向系统误差可控制在1″以内.     

三轴一体化光纤陀螺的Allan方差分析

为减小光纤陀螺仪的误差,提高精度,需要对陀螺仪进行误差估计和补偿。为此建立了光纤陀螺仪的误差模型,用Allan方差对三轴一体化光纤陀螺的输出进行误差分析,辨识出各项随机误差系数,得到影响光纤陀螺性能的误差源,进而对三轴一体化光纤陀螺的研制提出改进意见。     

光纤陀螺技术研究

阐述了光纤陀螺研制中的主要技术问题和陀螺样机的研究结果。借助琼斯距阵 ,建立了光纤陀螺偏振过程模型 ,导出了陀螺输出表达式 ,阐明了提高陀螺性能的主要技术关键问题。对庞加球 ( Poincare)也作了同样的说明     

开环光纤陀螺随机噪声特性研究

采用A llan方差法对光纤陀螺输出的随机噪声特性进行分析,建立噪声模型以便于在应用过程中更好地降低输出噪声。搭建陀螺数据采集的硬件平台,对光纤陀螺进行长时间测试,陀螺的输出数据进行去野值处理后应用A llan方差方法辨识其中包含的噪声,并对各种噪声的统计特性进行估计。进行重复性试验,综合多次试验的结果得出光纤陀螺的噪声模型——主要包括量化噪声和角度随机游走。     

基于误选用380V直接接入式三相三线电能表的误差及更正系数分析

380V三相四线系统存在用三相三线电能表的情况,由于误选型导致计量附加误差。文章主要从理论公式推导,结合电压电流相量图,分析包括各种单相负荷、两相负荷、三相负荷情况的误差,从误差数值得出相应的各种工况的电能计量更正系数。     

基于RBF神经网络的数字闭环光纤陀螺温度误差补偿

为了消除数字闭环光纤陀螺温度误差,设计了基于径向基函数（RBF）神经网络的温度误差补偿方案,对该方案所采用的标度因数误差模型和偏置误差模型进行了研究。首先,根据光纤陀螺的温度误差分布情况设计了标度因数误差和偏置误差联合补偿的方案。接着,将基于多尺度分析的噪声和趋势项分离算法应用于建模数据预处理,以提高建模数据准确性。然后,建立了RBF神经网络模型,并改进模型的学习方法以防止网络的过拟合。最后,讨论了模型输入向量对神经网络规模的影响。温度补偿的结果表明：标度因数误差模型的残差均方（RMS）达到0.73 ,偏置误差模型的RMS达到0.051 。该建模方法可以满足中、高精度光纤陀螺实时温度补偿的要求。     

光纤陀螺结构细分及材料优选

介绍了温度场和应力引起光纤陀螺误差的机理,通过对光纤陀螺的结构细分,采用不同材料分别建立有限元模型,进行模态分析、热应力分析和瞬态温度分析,选取具有代表性的新型材料铍铝合金和因瓦合金与传统铝合金进行对比。结果表明,铍铝合金可以提高光纤陀螺的固有频率,同时提高光纤陀螺的温度性能,因瓦合金可以大幅度降低光纤陀螺光纤线圈的应力变化,将光纤陀螺结构细分,进行材料优选,可以显著提高光纤陀螺的温度性能和动态输出精度,并得到试验论证。     

莫尔条纹信号相位误差补偿

为减小莫尔条纹信号不正交时的正切法细分误差,提出了一种可对任意相位滞后误差进行实时补偿的新算法.在分析了相位不正交对细分精度的影响后,通过对信号过零点的准确采样,计算出余弦信号相位滞后的角度值,进而确定了实际的相位计算公式.根据存在相位滞后信号的极性和幅值信息,对完整的短周期信号进行相位分段补偿,并分析了影响算法实现的各个因素.仿真实验表明,本算法可实现对相位滞后误差的实时补偿,有效降低信号相位不正交对细分精度的影响,使细分误差仅为未补偿误差的10%,极大地提高了莫尔条纹信号细分精度和位移检测精度.