基于曲線擬合的光纖陀螺非線性誤差補償方法研究.pdf

1、捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一個由多種慣性測量元件和測量單元組成的復(fù)雜系統(tǒng)。在多種測量裝置中陀螺儀占有舉足輕重的地位?，F(xiàn)代捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中多采用光纖陀螺作為導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺儀。其具備體積小、精度高、無轉(zhuǎn)動部件、抗沖擊和抗干擾能力強、動態(tài)測量范圍大的特點，不僅僅應(yīng)用在導(dǎo)航系統(tǒng)中，而且在航空航天、精密儀器儀表、國防工業(yè)設(shè)備、兵器工業(yè)制造等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。
　　光纖陀螺標度因數(shù)的優(yōu)劣對其輸出精度起著決定性的影響，而在對實際光纖陀螺性能進行測試的

2、過程中，發(fā)現(xiàn)標度因數(shù)在其動態(tài)測量范圍內(nèi)并不是完全呈現(xiàn)線性性質(zhì)。在其中某些角速率區(qū)間內(nèi)，標度因數(shù)的非線性突變將導(dǎo)致標度因數(shù)誤差明顯增大，從而對導(dǎo)航精度產(chǎn)生不良影響。根據(jù)上述問題，本篇文章進行了以下幾個方面的研究：
　　本文首先介紹了光纖陀螺的基本工作原理以及兩種類型的光纖陀螺的基本結(jié)構(gòu)，并且分別闡述了光纖陀螺中信號檢測與相位調(diào)制的方法。說明了針對全數(shù)字閉環(huán)結(jié)構(gòu)的光纖陀螺調(diào)制的具體實現(xiàn)方法。
　　其次，根據(jù)光纖陀螺的輸入、輸出及

3、誤差之間的關(guān)系，確定了光纖陀螺的數(shù)學(xué)模型，并且依據(jù)上述模型詳細介紹了光纖陀螺標度因數(shù)以及其非線性度的測試步驟和計算過程。介紹了光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和原理，根據(jù)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差方程建立了標度因數(shù)誤差與載體運動角速率之間的關(guān)系式，并依據(jù)此關(guān)系進一步推到出標度因數(shù)誤差對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出參數(shù)精度的影響，并利用Matlab軟件進行仿真分析驗證。
　　接著分析了造成標度因數(shù)誤差的相關(guān)因素，并提出一種在確定多項式階數(shù)的前提下數(shù)據(jù)點自

4、適應(yīng)分段的擬合方法，進而對光纖陀螺多角速率測試實驗中的數(shù)據(jù)進行分段擬合，擬合得到分段標度因數(shù)。利用模擬海上搖擺試驗對擬合得到的分段標度因數(shù)應(yīng)用效果進行驗證。結(jié)果表明選用分段標度因數(shù)的導(dǎo)航參數(shù)解算精度要優(yōu)于傳統(tǒng)單一標度因數(shù)情況下的導(dǎo)航參數(shù)解算精度。而且該方法在工程實踐中容易實現(xiàn)，是一種簡單、高效提高標度因數(shù)穩(wěn)定性的方法。
　　最后簡單介紹了可編程邏輯器件的基本概念，并結(jié)合其中一種可編程邏輯器件FPGA設(shè)計制作了一塊系統(tǒng)電路板，該設(shè)計