激光陀螺SINS/GPS组合导航车载试验系统

SINS GPS组合导航系统已经应用于许多不同的领域。介绍一种已经进入试验阶段的低成本激光陀螺SINS GPS组合导航系统。根据系统的硬件结构,设计实现了与实际系统相匹配的组合导航滤波器,根据车载试验的结果,着重分析了系统车载试验中不同导航模式对系统性能的影响,最后给出了一些有益的结论。

机抖激光陀螺温度场的有限元模拟与实验

为了研究机抖激光陀螺内在热源对陀螺性能的影响,利用有限元分析软件ANSYS建立了机抖激光陀螺的温度场模型,对有限元模型进行了温度场仿真分析。描述了有限元模型的简化方法,介绍了材料热参数的处理及热生成率和换热系数的计算方法,最后给出了机抖激光陀螺的稳态温度场1h和3h的瞬态温度场分布,指出了机抖激光陀螺的最高、最低温度分布区域及温度梯度分布情况。设计了高精度的铂电阻测温电路,其测温精度为0.005℃,仿真与实验对比结果表明,计算误差优于2%,验证了模型的正确性和合理性。本文的研究方法可为陀螺盒体内部测温点的选取提供指导意见,有助于提高机抖激光陀螺的温度补偿效果。

环形激光陀螺频率稳定性的研究

对直腔式和环形谐振腔的稳频原理进行了理论上的探讨，并给出了环形激光陀螺的稳频精度分析。根据环形激光器研制过程中的需要，提出了一种基于单片机系统的实用稳频方案，并对该系统的电路时序工作过程进行了分析，作者还将该方案与 Ｈ． Ｊ． Ｍｕｒｐｈｙ 提出的数字式稳频系统在性能上进行了比较。

基于灰色时序模型的激光陀螺漂移数据滤波

为了有效抑制机抖激光陀螺(RLG)输出数据中的随机漂移,提出了采用新陈代谢GM(1,1)灰色模型与时间序列模型融合的灰色时序建模新方法。依据所建模型对激光陀螺的漂移数据进行Kalman滤波,并利用Allan方差法对建模滤波前后的陀螺数据进行分析对比。结果表明:该方法抑制激光陀螺随机漂移的效果优于传统的时序建模后Kalman滤波的方法,有效降低了激光陀螺的量化误差、角度随机游走、零偏不稳定性、角速率随机游走、速率斜坡;相对于传统方法,对量化误差的改善尤为明显。

几种光学陀螺的研究进展

除了He-Ne气体激光陀螺外,国内外提出了研制新型光学陀螺的多种方案。该文介绍了其中干涉式光纤陀螺、循环再入式光纤陀螺、集成光学陀螺、半导体激光陀螺的研究现状,着重介绍了超短脉冲激光陀螺研究;同时指出了光学陀螺的发展趋势。

光纤陀螺仪的光学器件偏振特性测试方法研究

介绍一种能够评价光纤陀螺中各种光学器件 (保偏光纤、耦合器、去偏器和集成光学器件 )的偏振特性的方法。试验装置用于评价保偏光纤的偏振特性 ,系统消光比高达 5 5dB。测试 3m长熊猫型保偏光纤 ,测得最大消光比 2 4 .6dB。

四频差动激光陀螺法拉第旋光片的加工

根据四频差动激光陀螺对法拉第旋光片的两个通光面都必须是超光滑表面且有一定夹角的使用要求,针对传统工艺必须采用光胶上盘法所带来的不利因素,提出了一种新的工艺。通过将数百个法拉第旋光片毛坯作为一个整体粘胶上盘并进行加工的方法,不仅使法拉第旋光片两通光面之间的夹角得到了很好的保证,而且还避免了光胶上盘对通光表面可能造成的损伤,最后使旋光片的两个通光面的表面质量同时得到了保证,从而使产品合格率大大提高(一盘数百个零件,两个通光表面的表面粗糙度同时优于0.08 nm(rms值)的合格率有时可达80%以上),解决了四频激光陀螺批量化生产中的一大制约因素。

激光陀螺及其误差补偿

本文介绍国外研制环形激光陀螺(RLG)的经验和现状,把误差产生机理及其补偿方法作为研究重点,这是取得成果的基础。机械抖动偏频技术有优点,得到了广泛应用,但在精度上尚不能满足精密惯性导航的要求。近年来国外正在研究的速率偏置技术显著地降低了RLG的随机误差,并可补偿常值漂移。本文讨论了这一技术的优点。

四频差动激光陀螺模式损耗导致的零偏

为了进一步提高四频差动激光陀螺(DILAG)的精度,对其模式损耗导致的零偏进行了理论和实验研究。考虑气体增益介质的色散效应对环形空腔频率的修正,推导了DILAG零偏与磁场强度、氖双同位素配比、模式损耗、腔长等参量在不同工作方式下的关系式。采用腔长调谐、施加磁场、改变工作方式等方法进行了实验研究。研究结果给出了DILAG模式损耗导致的零偏的特性:通过在增益介质上施加合适的磁场可以使零偏对平均损耗和偏振差分损耗变化不敏感,但无法通过外部电子装置消除零偏对方向差损和磁圆二向色性差损的敏感性,因而只能尽量减小这两种差损的变化以减小零漂。该研究为进一步提高DILAG精度提供了参考。

激光陀螺锁区及速率偏频控制系统

应用模糊PID 控制技术设计并实现了激光陀螺速率偏频控制系统。对模糊PID控制规律中 参数的选择进行了分析,并对控制结果进行了讨论。结果表明:偏频台速率平稳性优于3.12×10-4,角速率正反向换向速度快,在±63°s-1之间的转换时间约为14ms, 且换向过程超调很小。

三轴激光陀螺温度误差动态建模及补偿技术

提出了一种新的三轴激光陀螺温度误差动态建模及测试方案,并进行了实验。实验结果表明,新的动态模型能够对大变温率、大范围温变条件下陀螺的漂移进行有效补偿,且补偿后陀螺精度在全温度范围内优于0.05°/h。与静态模型相比,动态建模方法具有测试时间短、模型精度高及易于工程实现等优点。

四频差动激光陀螺的零漂敏感性

腔长、磁场、增益、腔损等因素的变化是四频差动激光陀螺零漂的重要来源,为了提高陀螺精度,研究了零漂随这些因素的变化关系。首先固定谐振腔周长、互易偏频、法拉第偏频、腔损、峰值增益、多普勒加宽、气压、氖同位素比例,利用自洽方程组仿真了零漂随失谐频率和磁场的变化规律。然后分别改变谐振腔周长等8个参量,对零漂随失谐频率和磁场的变化规律进行了数值仿真。最后,对仿真结果进行了实验验证。结果表明:在最佳失谐频率下和/或最佳磁场下零漂为零,而且对不同谐振腔参量和增益气体参量的陀螺均有此规律。因此,通过控制陀螺的工作点能够消除磁场变化导致的零漂,通过外加磁场能够消除腔长变动导致的零漂,采取这两种控制之一即可消除偏频、腔损、增益、气压变化导致的零漂。

集成光学陀螺最佳调制频率确定的研究

以无源环形光学谐振腔为核心敏感器件的谐振式光学陀螺结构,被广泛应用于集成光学陀螺设计中.该结构通过对光信号进行外差式调频处理,提高系统灵敏度,调制频率的选择对最终实现的灵敏度有重要影响.根据调频光谱测量原理,从微分吸收谱测量出发,毋须复杂的数学处理,可以推导出理论上实现陀螺极限灵敏度的最佳调制频率,证明其与谐振腔谐振特性的半高全宽有确定的数量关系.因此,对任何结构的谐振式光学陀螺,谐振腔结构参数确定后,最佳调制频率亦随之唯一地确定.

二频机抖激光陀螺漂移数据滤波方法

为了有效抑制二频机抖激光陀螺(RLG)输出数据中的随机漂移,提出了一种结合谐波小波预滤波进行网络训练的径向基函数(RBF)神经网络滤波方法。原始的陀螺输出经过谐波小波预滤波消噪,消噪后的数据作为RBF神经网络训练样本的期望输出,对神经网络进行训练。以实测的长时间陀螺输出对完成训练的RBF神经网络的有效性进行验证,并利用Allan方差法对网络滤波前后的陀螺数据进行分析。结果表明:该方法有效降低了机抖激光陀螺的各项随机误差,提高了其使用精度。

四频差动激光陀螺的热效应浅述与其温度分布的测试

本文简要分析了四频差动激光陀螺开机后热场的变化对零漂的影响 (即陀螺的热效应 ) ,提出了一些克服热效应的方法 ,并测量了陀螺热场。

机械抖动激光陀螺抖动机构的设计

抖动机构设计是机械抖动激光陀螺研制的关键技术之一。本文对抖动机构的设计方法进行了研究 ,并设计了一种实用的抖动机构。实验表明 :该机构的体积 ,刚性 ,谐振频率 ,灵敏度 ,热膨胀 ,偏频量及偏频稳定性等方面都符合抖动偏频的要求。

激光陀螺漂移的数据建模和滤波

在对激光陀螺漂移数据建立时间序列模型的基础上，采用卡尔曼滤波算法对激光陀螺的漂移数据进行了处理，并用频谱分析和Ａｌｌａｎ 方差分析的方法，对滤波的结果进行了分析，表明此方法能有效地提高激光陀螺的精度。

机抖激光陀螺压电陶瓷驱动器参数设计

为了消除闭锁效应,激光陀螺常采用机械抖动偏频方案,利用压电陶瓷驱动器来驱动谐振腔绕垂直于环路平面的轴线快速来回转动。在考虑压电陶瓷驱动器的情况下建立了抖动结构的理论模型,对抖动频率进行了理论分析,给出了抖动频率的解析解。建立了机抖激光陀螺的有限元仿真模型,进行了模态分析,通过与扫频试验结果对比,理论分析计算误差为5.68%,有限元分析计算误差为1.04%,验证了模型的合理性和精确性。分析了压电陶瓷驱动器参数(厚度、宽度)对谐振频率的影响规律,为机抖激光陀螺的研发和设计提供参考依据。

异面腔激光陀螺中差分损耗的探讨

对新一代激光陀螺———异面腔激光陀螺中左、右旋偏振模式间的差分损耗效应进行了理论探讨。这种差分损耗主要是由镜片的ＳＰ相位和Ｑ的各向异性所引起的，它的存在将直接导致激光陀螺的零漂，从而影响陀螺的性能。

基于LSSVM的激光陀螺随机误差系数预测

激光陀螺是一种具有广阔应用前景的新型惯性器件。为了提高激光陀螺的性能,有效地补偿激光陀螺的随机误差,提出了最小二乘支持向量机预测激光陀螺随机误差系数的新方法。采用遗传算法进行支持向量机参数的自动选取,提出了基于遗传优化的最小二乘支持向量机回归预测算法,并对激光陀螺随机误差系数进行了预测实验。实验结果表明,基于遗传算法的最小二乘支持向量机的预测精度更高。另外,研究了回归步长对预测效果的影响。预测结果表明,不同的回归步长对预测结果有较大的影响。