光纖陀螺隨機(jī)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)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(dǎo)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(bǔ)償算法對陀螺輸出信號進(jìn)行處理,成為提高光纖陀螺測量精度和光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)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(biāo)及測試方法,并對實(shí)際光纖陀螺進(jìn)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(jī)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(jì)光纖陀螺隨機(jī)誤差參數(shù)的方法,分析了光纖陀螺隨機(jī)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(zhǔn)確估計(jì)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(yàn)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(dǎo)航中的應(yīng)用提供較為精確的隨機(jī)誤差模型參數(shù),具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 同時(shí),論文研

3、究了光纖陀螺隨機(jī)誤差的補(bǔ)償方法。針對ARMA模型的建模特點(diǎn)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(shí)時(shí)抑制光纖陀螺的隨機(jī)誤差。通過對有角速率輸入下的光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和驗(yàn)證,結(jié)果表明該算法具有較好的去噪效果,從而擴(kuò)展了ARIMA濾波算法的應(yīng)用范圍。在此基礎(chǔ)上,論文進(jìn)一步提出了基于高斯粒子濾波的ARIMA模型改進(jìn)濾波算法,將光纖陀螺ARIMA模型辨識與狀態(tài)估計(jì)同時(shí)進(jìn)行,根據(jù)最新的

4、觀測數(shù)據(jù)對ARIMA模型參數(shù)進(jìn)行修正,從而對光纖陀螺狀態(tài)估計(jì)值進(jìn)行修正。通過實(shí)測的光纖陀螺數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明基于高斯粒子濾波的ARIMA模型改進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行補(bǔ)償,提出二次補(bǔ)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(jìn)行一次補(bǔ)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(jìn)行二次補(bǔ)償。通過溫度漂移和噪聲兩方面的補(bǔ)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(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用改進(jìn)方案,將所研究的算法嵌入到FIMU組合導(dǎo)航系統(tǒng)中,并基于微型導(dǎo)航計(jì)算機(jī)構(gòu)建了FIMU組合導(dǎo)航半物理多機(jī)仿真聯(lián)調(diào)系統(tǒng)。通過將論文的研究成果在FIMU組合導(dǎo)航系統(tǒng)半物理聯(lián)調(diào)平臺上的驗(yàn)證,結(jié)果表明論文提出的光纖陀螺隨機(jī)誤差的處理算法能有效提高光纖陀螺