光纤陀螺动态测试与噪声分析的研究

• 作 者: 王珺
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 光纤陀螺 随机误差特性 小波滤波 Allan方差 动态特性

光纤陀螺是建立在萨格奈克效应基础上的光学干涉仪,主要用来检测外部载体的运动角速度。随着对光纤陀螺研究的不断深入,对光纤陀螺精度及稳定性的要求越来越高,光纤陀螺输入输出特性中的随机噪声的分析及滤波方法也在不断提高。本文首先介绍了光纤陀螺各种测试方法的发展现状,选择国内外比较先进的测试方法进行比较,还简要介绍了光纤陀螺的基本原理和主要性能指标,并对其输出信号进行了分析,给出了其数学模型。其次,分析了光纤陀螺随机误差常用的滤波方法。并以小波滤波为主要滤波方法,对光纤陀螺输入输出特性进行了不同算法下滤波处理,比较了滤波前后陀螺的输出精度。再次,针对光纤陀螺的随机误差特性,从原理上分析了IEEE标准中的Allan方差法并采用此方法对光纤陀螺的性能进行评价,给出FOG的随机误差特性,并进行了误差项辨析。辨析结果可以用于实际中提高FOG的性能设计和补偿FOG的误差。再次,本文提出了光纤陀螺动态测试的方法。由于动态特性是解决光纤陀螺快速响应必须进行的研究工作,非常的具有实际的意义。但目前国内外各科研机构还未能对光纤陀螺的动态特性形成一个统一的测试方法和衡量标准。本文提出了比较在不同频率下陀螺的输出与理论值的差别,以及在实验室现有的三轴转台条件下,比较陀螺实际的转动频率与转台设定转动频率之间的差别,用于评价光纤陀螺动态性能的优劣。最后,为了进一部提高陀螺采集数据及数据处理的时效性,本文把数据采集部分与陀螺数据处理部分编制到一个程序中并且进行了大量的实验。其中数据处理部分包含:标度因数的计算、陀螺输出信号的滤波、光纤陀螺动态性能评价、平均值及方差的计算等以及Allan方差分析陀螺噪声。这些大量的实验数据和数据处理结果为陀螺性能的改进提供了非常有价值的参考。