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光纤陀螺等是基于萨格奈克(Sagnac)效应而制成的角速率传感器,它代表了惯性仪表和元件发展的一个新方向。与传统的机械陀螺相比,它有许多优点:诸如对重力加速度不敏感、启动快、贮存寿命长、无运动部件、可承受强震动和高加速度、动态范围宽、标度因数线性度稳定等。光纤陀螺的这些优点使其非常适合于捷联式惯性导航系统,因此,它在导航、GPS定位等领域具有广泛应用。本文以干涉型光纤陀螺为研究对象,开展了以下几方面的工作:
根据干涉型光纤陀螺系统的实际结构特点,总结出系统的闭环控制为积分控制,由此建立了与实际情况最为接近的动态模型,并对动态系统进行仿真,以验证建模的合理性和可靠性。
影响光纤陀螺性能的噪声很多,诸如角度随机游走、偏置不稳定性、速率随机游走、速率斜坡、量化噪声、马尔科夫噪声以及正弦噪声等。探讨和研究了光纤陀螺所包含的随机噪声种类及其来源和特性,对上述前五种主要随机噪声的特性进行了仿真和分析,侧重于偏置不稳定性噪声的研究。
引入Allan方差分析方法对光纤陀螺的随机噪声进行分析,建立了光纤陀螺的误差模型,通过此误差模型可对光纤陀螺各项随机误差进行分析和评估;结合实际测得的输入输出特性曲线,将各项噪声系数从Allan标准差曲线中分离出来,从而对影响光纤陀螺的五种随机噪声有了更直观的认识。
最后在实验部分,利用901C型单轴陀螺测试转台对一开环干涉型光纤陀螺的两个主要性能指标——标度因数和零偏稳定性进行了系统的测试和数据分析,同时利用光纤陀螺敏感地球自转速率。实验工作对提高陀螺精度的研究有重要参考意义。