本文關(guān)鍵詞：光纖陀螺隨機誤差辨識及信號處理技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光電穩(wěn)定平臺作為一種隔離載體擾動的設(shè)備,使被穩(wěn)定系統(tǒng)在慣性空間保持穩(wěn)定,被廣泛應(yīng)用在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。光電穩(wěn)定平臺中用于測量載體在慣性空間角運動的陀螺儀是光電穩(wěn)定平臺的核心部件,它的精度直接影響平臺的穩(wěn)定精度,特別是在精跟蹤的場合,它的性能直接關(guān)系到視軸穩(wěn)定的精度等級。目前在穩(wěn)定平臺中用于測量角運動的傳感器主要采用精度高、體積小、性價比高的干涉型數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺儀。由于國外對高精度光纖陀螺儀的出口限制,加上我國現(xiàn)有光纖陀螺精度等級無法滿足高精度應(yīng)用需求的情況下,采用信號處理的方法使陀螺信號送入穩(wěn)定平臺的控制系統(tǒng)前先進行濾波降噪處理,減少陀螺的角度不穩(wěn)定對穩(wěn)定平臺的影響是十分必要的。本課題主要以數(shù)字閉環(huán)干涉型光纖陀螺儀(Closed-loop Interferometric Fiber Optic Gyros,IFOG)為研究對象,通過信號分析方法辨識和量化光纖陀螺輸出信號中包含的誤差項以及通過信號處理的方法提高光纖陀螺儀的精度。首先,深入研究光纖陀螺的基本原理,了解存在于光纖陀螺輸出信號中的誤差項。使用Allan方差分析法從靜態(tài)角度辨識和量化光纖陀螺中五項主要誤差:量化噪聲、零偏穩(wěn)定性、角度隨機游走、角速率隨機游走、速度斜坡。使用動態(tài)Allan方差(DAVAR)分析光纖陀螺的隨機誤差的動態(tài)特性,為光纖陀螺的隨機誤差補償提供依據(jù)。針對光纖陀螺輸出信號的特殊性采用時間序列建模方法對光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)的隨機誤差A(yù)RMA數(shù)學(xué)建模,用建立的模型對光纖陀螺的輸出信號進行實時補償。結(jié)合光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)的隨機誤差A(yù)RMA模型與Kalman信號處理算法對光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)動態(tài)進行濾波處理。本文提出了一種從靜態(tài)和動態(tài)兩個角度評價光纖陀螺性能的方法,并建立光纖陀螺誤差的數(shù)學(xué)模型。將隨機誤差A(yù)RMA模型轉(zhuǎn)化為等價的狀態(tài)空間模型,利用擴展狀態(tài)維數(shù)Kalman對光纖陀螺輸出數(shù)據(jù)實時濾波處理。把課題研究的信號分析和處理方法在擾動平臺上進行實驗驗證,實驗結(jié)果表明該信號分析方法可以有效的評估光纖陀螺的性能,濾波算法可以有效的提高陀螺儀測量輸出的精度,降低陀螺噪聲對穩(wěn)定平臺的影響。
【關(guān)鍵詞】：光電穩(wěn)定 光纖陀螺 濾波降噪 ARMA Allan DAVAR Kalman
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN967.1;TN911.7
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀與進展11-14
• 1.2.1 國外光纖陀螺研究進展12-14
• 1.2.2 國內(nèi)光纖陀螺發(fā)展現(xiàn)狀14
• 1.3 研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 光纖陀螺的工作原理16-28
• 2.1 Sagnac效應(yīng)16-18
• 2.2 光纖陀螺儀工作原理18-22
• 2.2.1 基本工作原理18
• 2.2.2 Sagnac相移偏執(zhí)調(diào)制18-22
• 2.3 數(shù)字干涉型光纖陀螺儀的工作原理22-25
• 2.3.1 數(shù)字開環(huán)干涉型光纖陀螺儀器22-23
• 2.3.2 數(shù)字閉環(huán)干涉型光纖陀螺儀器23-25
• 2.4 光纖陀螺性能指標25-26
• 2.4.1 標度因數(shù)25
• 2.4.2 零偏與零偏穩(wěn)定性25
• 2.4.3 隨機游走系數(shù)25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第3章 光纖陀螺隨機誤差辨識與量化28-47
• 3.1 經(jīng)典Allan方差28-36
• 3.1.1 Allan方差基本原理28-29
• 3.1.2 隨機噪聲的Allan方差29-32
• 3.1.3 Allan方差的估計可信度32-33
• 3.1.4 光纖陀螺數(shù)據(jù)Allan方差實驗分析33-36
• 3.2 動態(tài)Allan方差36-44
• 3.2.1 動態(tài)Allan方差分析原理37-38
• 3.2.2 窗函數(shù)對動態(tài)Allan方差的影響38-41
• 3.2.3 光纖陀螺數(shù)據(jù)DAVAR實驗分析41-44
• 3.3 本章小結(jié)44-47
• 第4章 光纖陀螺隨機漂移模型建模47-61
• 4.1 光纖陀螺數(shù)據(jù)的預(yù)處理47-51
• 4.1.2 平穩(wěn)性檢驗47-49
• 4.1.3 周期性檢驗49-51
• 4.1.4 正態(tài)檢驗51
• 4.2 光纖陀螺隨機誤差建模51-57
• 4.2.1 平穩(wěn)時間序列模型識別51-53
• 4.2.2 平穩(wěn)時間序列模型階數(shù)識別53-54
• 4.2.3 平穩(wěn)時間序列模型參數(shù)估計54-56
• 4.2.4 平穩(wěn)時間序列模型實用性檢驗56-57
• 4.3 陀螺數(shù)據(jù)建模實驗分析57-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 光纖陀螺信號處理61-72
• 5.1 Kalman基本原理61-63
• 5.2 基于時間序列模型的靜態(tài)Kalman濾波63-67
• 5.2.1 靜態(tài)Kalman濾波63-65
• 5.2.2 基于模型的靜態(tài)Kalman濾波實驗分析65-67
• 5.3 基于實時補償?shù)膭討B(tài)Kalman濾波67-71
• 5.3.1 擴展狀態(tài)維數(shù)Kalman濾波67-68
• 5.3.2 擴展狀態(tài)維數(shù)動態(tài)Kalman實驗分析68-71
• 5.4 本章總結(jié)71-72
• 第6章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 總結(jié)72-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻74-77
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果77

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