光纖陀螺隨機誤差的處理技術(shù)及其應(yīng)用.pdf

1、光纖陀螺是一種新型的全固態(tài)慣性儀表,以其獨特的優(yōu)點在越來越多的場合應(yīng)用。但是光纖陀螺的測量誤差一直是影響光纖陀螺和捷聯(lián)慣導系統(tǒng)精度的主要因素。因此建立光纖陀螺的精確誤差模型,利用誤差補償算法對陀螺輸出信號進行處理,成為提高光纖陀螺測量精度和光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)精度的重要手段。
　　 論文在對光纖陀螺的工作原理、誤差表征分析的基礎(chǔ)上,總結(jié)了光纖陀螺關(guān)鍵性能指標及測試方法,并對實際光纖陀螺進行了較全面的性能測試,通過Allan方差分析法

2、有效地確定光纖陀螺的主要隨機噪聲源及噪聲系數(shù),為后續(xù)研究提供理論依據(jù)和分析方法。
　　 隨后論文研究了估計光纖陀螺隨機誤差參數(shù)的方法,分析了光纖陀螺隨機誤差的相關(guān)性,利用相關(guān)分析與ARMA模型,提出了一種可以準確估計高斯白噪聲和一階馬爾可夫噪聲參數(shù)的有效方法。該方法不需要白噪聲的先驗知識,適用于噪聲混合的情況。該方法可為光纖陀螺在慣性導航中的應(yīng)用提供較為精確的隨機誤差模型參數(shù),具有重要的工程應(yīng)用價值。
　　 同時,論文研

3、究了光纖陀螺隨機誤差的補償方法。針對ARMA模型的建模特點和約束條件,論文建立了一種適用于光纖陀螺的非零均值信號的ARIMA模型,并利用卡爾曼濾波器實時抑制光纖陀螺的隨機誤差。通過對有角速率輸入下的光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)進行實時處理和驗證,結(jié)果表明該算法具有較好的去噪效果,從而擴展了ARIMA濾波算法的應(yīng)用范圍。在此基礎(chǔ)上,論文進一步提出了基于高斯粒子濾波的ARIMA模型改進濾波算法,將光纖陀螺ARIMA模型辨識與狀態(tài)估計同時進行,根據(jù)最新的

4、觀測數(shù)據(jù)對ARIMA模型參數(shù)進行修正,從而對光纖陀螺狀態(tài)估計值進行修正。通過實測的光纖陀螺數(shù)據(jù)進行驗證,結(jié)果表明基于高斯粒子濾波的ARIMA模型改進濾波算法精度優(yōu)于ARIMA模型卡爾曼濾波濾波方法。
　　 為了減小環(huán)境溫度對光纖陀螺輸出的影響,論文以光纖陀螺靜態(tài)溫度實驗為基礎(chǔ),對光纖陀螺受溫度影響而引起的噪聲和漂移分別進行補償,提出二次補償方法。一方面,應(yīng)用回歸分析法對光纖陀螺由溫度引起的漂移進行一次補償;另一方面,應(yīng)用基于AR

5、MA模型的卡爾曼濾波方法對殘余的溫度噪聲進行二次補償。通過溫度漂移和噪聲兩方面的補償,提高光纖陀螺在溫度變化情況下輸出信號的測量精度。
　　 最后,論文提出了FIMU組合導航系統(tǒng)的應(yīng)用改進方案,將所研究的算法嵌入到FIMU組合導航系統(tǒng)中,并基于微型導航計算機構(gòu)建了FIMU組合導航半物理多機仿真聯(lián)調(diào)系統(tǒng)。通過將論文的研究成果在FIMU組合導航系統(tǒng)半物理聯(lián)調(diào)平臺上的驗證,結(jié)果表明論文提出的光纖陀螺隨機誤差的處理算法能有效提高光纖陀螺