基于Labview实现二频机抖激光陀螺角随机游走系数的计算

国军标法和Allan方差法是目前用于计算二频机抖激光陀螺角随机游走系数最常用的两种方法,基于Labview对两种方法分别编程并予以实现,计算结果表明两种方法计算出来的结果几乎相等,具有等价性;但在数据处理的过程中发现用国军标法得到的拟合系数有时为负,针对这一现象通过理论分析发现目前数据处理方法的不完善是导致国军标法拟合系数有时为负的根本原因,对现有方法提出改进并基于Labview编程实现,实验结果表明:改进后的数据处理方法不仅解决了国军标法拟合系数有时为负这一问题,而且拟合误差降低了近一个数量级。

工作电流对二频机抖激光陀螺角随机游走影响的研究

理论上分析了二频机抖激光陀螺中由量子噪声和抖动噪声产生的角随机游走的影响因素;讨论了工作电流对量子噪声、比例因子的影响;根据陀螺参数定量的估计了抖动噪声产生的角随机游走的数量级。实验结果表明:电流在全测量范围内对陀螺比例因子的影响约为5ppm;对于本单位自行生产的二频机抖激光陀螺来说,由抖动噪声产生的角随机游走是总角随机游走的主要贡献者,比量子噪声产生的角随机游走大约高一个数量级。

降低机抖激光陀螺角随机游走的一种新方法

提出了应用小波变换的机抖激光陀螺信号前向线性预测技术,利用离散小波分频段的特点,在不同频段应用多重前向线性预测技术,结果表明:使用离散小波变换的前向线性预测,降低机抖激光陀螺角随机游走的能力是普通前向线性预测方法的3倍左右.

抖动参数对机抖激光陀螺零偏稳定性与角随机游走的影响

对传统方法中以抖动偏频量和抖动激励信号中的噪声强度来表示机抖激光陀螺抖动参数的方法进行了改进,以K参数和抖动幅度中的噪声强度来表示机抖激光陀螺的抖动参数,从而使不同抖动频率和注入效率的陀螺具有相同的比较标准。定量讨论了K参数与抖动幅度中噪声强度的大小对机抖激光陀螺零偏稳定性和角随机游走的影响。实验结果表明,当K参数取600～650之间、抖动幅度中的噪声强度取2%～3%之间时,机抖激光陀螺的零偏稳定性和角随机游走可以达到比较理想的状态。

MEMS微陀螺仪研究进展

回顾了MEMS微陀螺仪的研究进展,简单介绍了MEMS微陀螺仪的市场应用。微陀螺仪是MEMS器件中非常重要的一类器件。它的运用已经从单纯的航空领域逐渐转向汽车、消费电子行业等低端市场,这意味着微陀螺仪除了传统意义上的高精度高稳定性的要求,也可以向低精度商品化发展。传统的振动式陀螺,由于原理的局限性和加工技术的限制,很难达到战术级和惯性级的要求。导航级集成微陀螺(NGIMG)项目建议使用其他途径,以减少器件的可移动部件和降低工艺难度,从而提高其精度和抗干扰能力。各种设计方法近年来层出不穷,其中悬浮转子式微陀螺是目前精度最高的陀螺仪,微集成光学式陀螺也将在未来一段时间拥有巨大的研究潜力和发展空间。

高精度光纤陀螺光源强度噪声的抑制

掺铒超荧光光纤光源的光源强度噪声是影响高精度光纤陀螺随机游走系数的主要因素。为了降低陀螺随机游走系数,进一步提高陀螺精度,提出了一种抑制光纤陀螺光源强度噪声的方法。利用耦合器两个输出端输出光的相关性,将两束光转换为电信号送入FPGA中,用数字电路相减法实现光源强度噪声的抑制。通过Allan方差法对抑制前后陀螺输出数据的分析结果可以看出,采用数字相减法可以有效的抑制光纤陀螺的光源强度噪声,角随机游走系数与抑制前相比减小33%。该方法与以往的方法相比,具有工程实现简便、可靠性高、维护容易等优点。

区间正交小波变换域FLP算法及其在捷联寻北中的应用

针对机抖激光陀螺角随机游走和发动机干扰等影响静态捷联寻北精度的问题,提出了一种新的基于区间正交小波变换的前向线性预测算法。该算法利用前向线性预测技术以及区间正交小波变换抑制边界效应的能力,有效地减小了角随机游走和发动机干扰。车载实验证明该算法的有效性。

光纤陀螺相对强度噪声光谱调制抑制法的研究

相对强度噪声是影响高精度光纤陀螺角随机游走系数的主要因素。分析了相对强度噪声的产生机理,推导了相对强度噪声功率谱密度函数与光源的功率谱密度函数之间的关系:当光源的功率谱密度函数呈周期性变化时,相对强度噪声的功率谱密度函数在其周期的整数倍时达到最大值;在其半周期的奇数倍时降为最小值。根据这个特点在光源和光纤环之间增加一个光滤波器对光谱进行调制使之呈周期性变化,调制周期设为光纤陀螺方波调制频率的2倍,从而可以抑制干涉信号检测带宽内的相对强度噪声。并通过仿真对比分析了马赫-曾德尔滤波器和布里-珀罗滤波器的调制效果,仿真结果表明:马赫-曾德尔滤波器能将角随机游走系数降低3d B;布里-珀罗滤波器可以将角随机游走系数降低约12d B。

陀螺RRW在惯导系统中的误差传播特性

角速率随机游走是高精度光纤陀螺的一项主要随机误差源,对惯性导航系统的误差有着较大影响。分析了角速率随机游走的统计特性,推导了角速率随机游走引起的惯性导航系统姿态、位置误差的解析表达式,研究了静基座环境下的惯性导航系统在长时间导航环境下的随机误差传播规律,对角速率随机游走作用下的惯性导航系统误差进行了仿真与实验,验证了所推导公式的正确性,对惯性导航系统的设计与误差分析具有一定的参考意义。

光泵浦核磁共振陀螺灵敏度优化

核磁共振陀螺(Nuclear Magnetic Resonance Gyroscope,NMRG)具有小体积、轻质化、低功耗等潜在优势,是当前惯性技术领域的热点研究方向之一。然而,目前其灵敏度与光学陀螺相比还有一定差距。为了分析核磁共振陀螺灵敏度(这里指角随机游走)的实际限制,基于Rb-Xe自旋交换光泵浦系统建立了相关模型。在此基础上,获得了NMRG灵敏度的影响因素,并推导了一个可以用来估计其实际灵敏度的公式。然后,分别以内腔体积8mm^(3)和1000mm^(3)的两个原子气室为例,研究了系统参数的影响,优化了NMRG的灵敏度。前者给出的理论灵敏度约为7.3×10^(-4)(°)/h^(1/2) ,而后者给出的理论灵敏度约为3.1×10^(-5)(°)/h^(1/2) ,表明NMRG具有很大的潜力。

核磁共振陀螺信号仿真及噪声分析

核磁共振陀螺具有体积小、精度高、功耗低等优势,有望成为下一代惯性导航系统的核心部件,目前正受到人们的广泛关注。比较全面的介绍了核磁共振陀螺的基本理论,在此基础上利用时间离散化方法推导并建立了能够充分考虑核磁共振陀螺系统动态特性的仿真模型。利用该模型研究分析了锁相环相位、磁场、温度以及探测光强在1×10-5均方根幅度下均匀白噪声对陀螺信号的影响,发现它们对角随机游走、零偏不稳定性影响依次减小,且都具有自身独特的频率响应特性。其中,锁相环相位噪声引起的角随机游走与零偏不稳定性分别为5.1985×102(°)/h1/2、3.4593×103(°)/h,而探测光强噪声引起的角随机游走与零偏不稳定性分别为3.1623×10-1(°)/h1/2、4.7603×10-1(°)/h。该研究对深入分析核磁共振陀螺动力学机理、寻找主要噪声来源、提高陀螺性能具有重要意义。