干涉式光纤陀螺(IFOG)漂移特性的研究

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干涉式光纤陀螺(IFOG)具有许多独特的优点,由此引起了世界上众多研究机构的重视。为了把IFOG应用于惯性导航领域,必须改善其漂移特性。光电器件性能的提高和数字信号处理技术的发展为抑制IFOG漂移提供了物质基础和技术支持。 本文的目的是分析IFOG系统的光学特性,找出产生漂移的原因,并探讨IFOG输出漂移的补偿方法,作为研制高精度IFOG的基础本文主要研究工作集中在以下几方面: 通过对IFOG原理的分析,推出了包含角加速度项的闭环输出的表达式;以相干矩阵和琼斯矩阵为工具,描述了各光学器件的光学特性,并建立了闭环IFOG的系统模型;详细地分析了IFOG中产生非互易相移的因素,指出了相应的消除误差办法;在各光学器件参数不理想和发生波动的情况下,分别对开环和闭环的输出结果进行了仿真;从两方面探讨了IFOG漂移的抑制问题,一方面是建立IFOG随机漂移的ARIMA模型,依据此模型对随机漂移进行补偿。另一方面针对IFOG输出信号具有时变特性的特点,提出了自适应滤波方案,并设计了基于LMS算法的自适应横向滤波器。 闭环模型建立后,能从理论上分析、评价、改善IFOG性能,为系统设计和选择光学器件提供了依据。通过仿真证明了闭环技术的引入扩大了IFOG的动态范围,增强了其抗干扰能力,提高了性能。由于角加速度影响的存在,在研制适用于剧烈运动状态的IFOG时,要考虑到角加速度的影响。对实测数据补偿的结果证明,在不知道IFOG输出模型的情况下,自适应滤波可以对漂移起到较好的补偿效果。 本文深入的研究了IFOG的漂移特性,给出了漂移的补偿办法。这对于研制实用化的高精度IFOG具有重要意义。
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