机械抖动激光陀螺的高分辨率信号处理

 机械抖动激光陀螺（MDRLG）信号是两路相位差为π/2的正弦拍频信号,一般采用4倍频鉴相输出计数脉冲,利用FIR滤波和抖动剥除等方法解调抖动信号,从而得到外界输入的角速度信息。高速采集MDRLG信号,并细分为相位依次相差π/16的16路信号,实现MDRLG的8倍频、16倍频和32倍频鉴相输出。输出角速率的均方差随着倍频数的提高而减小,信号处理的分辨率得到提高。实验测试和Allan方差分析表明：32倍频时的量化误差Q从4倍频鉴相时的0.327″减小到0.170″,增加MDRLG信号鉴相的倍频数可以减小量化误差。在对MDRLG信号进行抖动剥除解调时,由于量化误差是主要误差源之一,高分辨率信号处理能够有效提高MDRLG角速度测量的精度。     

全反射棱镜式激光陀螺标度因数补偿技术

针对机抖激光陀螺存在的随机噪声注入效率低的问题,深入研究了随机噪声对消除激光陀螺动态锁区的影响,获得了噪声频率分量与动态锁区之间的函数关系。基于伪随机序列并结合对激光陀螺噪声注入传递函数的分析,提出了多态增强随机噪声注入技术,在现场可编程门阵列（field programmable gate array, FPGA）中设计了多态随机噪声增强注入算法,并对多态随机噪声增强注入技术进行了实验验证。结果表明,相对于传统随机噪声注入技术,多态增强随机噪声注入明显丰富了随机噪声的频率分量,并在高频段增强了噪声幅度,从而使激光陀螺的噪声注入效率提高了约50.57%,陀螺精度提高了约33.62%,角随机游走系数降低了约17.62%。多态增强随机噪声注入技术为提高机抖激光陀螺的性能提供了重要参考。

     

激光陀螺中的光学抖动及其对锁区的影响分析

为了提高激光陀螺的性能,提出利用光学抖动改善陀螺锁区的方法.研究了环形光路中背向散射对锁区的影响,理想状态下可以消除陀螺的零阶锁区.在微扰条件下对光学抖动下陀螺腔内的光路变化进行了分析计算,得到了使陀螺锁区达到最佳改善的理论光学抖动量并进行了实验研究.实验结果表明:光学抖动可以起到类似机械抖动加噪的效果,改善陀螺的零偏稳定性.     

激光陀螺抖动控制电路高精度数字化设计

随着激光陀螺电路系统数字化,小型化的不断发展。传统的机抖激光陀螺模拟偏频系统由于存在体积大,难以进行精确控制的缺点而在使用中受到极大限制。本文设计了一种基于DSP的数字机抖偏频控制系统,提出了数字机抖偏频控制系统原理,实现了一种周期性锯齿波噪声的注入。实验结果表明,数字机抖控制系统工作稳定,激光陀螺测量精度高。     

机抖激光陀螺锁区补偿的理论研究

二频机抖陀螺具有较高的精度,但在每个抖动周期需要两次通过锁区,会丢失部分信息,从而带来了过锁误差.噪声注入只能将误差随机化,并不能从根本上消除误差.根据锁区方程阐述了锁区对机抖陀螺精度的影响.对二频机抖陀螺的锁区补偿方案进行了理论研究.采用零速率点恒加速近似得到了过锁误差的信号表征方法.数值分析表明该锁区补偿方法在各种...     

温度对四频激光陀螺零偏的影响

讨论了温度对四频陀螺零偏的影响因素 ,通过各部件对温度冲击的响应分析了相对影响大小 ,指出可通过和频变化对零偏进行补偿 ,并以增益区、法拉第室温度进行校正。     

机械抖动激光陀螺新型信号处理方法的研究

针对高速采样低通滤波的线性脉冲响应(FIR)滤波器在机械抖动激光陀螺(MDRLG)信号处理中存在着较大的时延,限制MDRLG在快速跟踪中的应用,基于相关滤波技术提出了一种新的信号处理方法。对这一方法的基本理论进行了分析,并基于Labview实现了仿真。相关滤波后,激光陀螺输出中的抖动信号衰减了约41dB,还不能达到激光陀螺应用的要求,可以适当加一低阶的FIR低通滤波器去除抖动剥除后剩余的抖动成分和高频噪声。在静态条件下用这三种信号处理方法分别对激光陀螺零偏进行了测试。相关滤波法所测得零偏稳定性(1σ00)比50阶FIR滤波器差了将近三倍,相关滤波后再经过22阶的FIR低通滤波测得的零偏稳定性比50阶FIR低通滤波器的测试结果大了不足0.001°/h,延迟时间却从4.9ms减小至2.1ms。     

激光陀螺锁区误差控制技术研究

通过分析激光陀螺锁区的形成因为,给出了进行锁区控制的基本方法.对锁区误差检测补偿、锁区调制、锁区信号伺服控制三种方案基本原理进行了说明,通过对三种方案的特点进行对比分析,得出锁区信号伺服控制为最佳控制方案,并给出了基于该方案的工程实现方法,具有较好的应用前景.     

机械抖动棱镜式激光陀螺出射光强度特性

针对棱镜式激光陀螺在抖动状态下出射光强度被调制的现象, 系统地研究了机械抖动对棱镜式激光陀螺中光传输轨迹和光电探测器的影响机理. 在对现有棱镜式激光陀螺性能进行分析的基础上, 应用数值模拟和有限元分析方法, 将对称型全反射棱镜纳入四棱镜陀螺的结构设计方案, 并给出了由机械抖动引起的应力双折射和光电探测器位置偏移与出射光强度的一般关系. 结果表明, 机械抖动会使棱镜产生应力双折射, 使激光光路发生改变, 同时造成光电探测器与出射光束产生相对位移, 导致出射光强度幅值产生调制. 使用全对称型的陀螺结构, 选取具有合适折射率的对称型棱镜, 减小探测器与出射光斑中心的相对位移, 可以将出射光强度调制幅值相比原先减小52.63%以上, 显著地改善出射光强度被调制的现象. 此分析结果为提高激光陀螺的可靠性提供了重要参考.     

自适应陷波器在机抖激光陀螺信号处理中的应用

首先利用极零点受限自适应陷波器对二频机械抖动激光陀螺输出信号利用预处理,然后再进行低通滤波器处理的方法,不仅有效地消除了抖动输出,而且减小了由FIR滤波器引起的时间延迟。     

谐振腔马赫-曾德尔干涉集成光波导陀螺

研究了光学环形腔中的单方向传输光在光学谐振腔中传输的情况,在系统旋转角速率变化时光束会产生频移,在此基础上,设计出一种具有谐振腔马赫-曾德尔干涉集成光波导陀螺结构,可以方便地检测出系统旋转角速率与方向,其检测精度与光波导谐振腔的品质无关。和萨尼亚克集成光波导陀螺相比较,性能价格比有进一步提高的潜力。     

激光陀螺磁灵敏度特性研究

分析、计算了激光陀螺的磁灵敏度特性,并进行了磁灵敏度试验.试验结果及分析表明：在腔体加工准确度不变的情况下,采用合理的设计可以大大降低激光陀螺在某些方向上的磁灵敏度,同时磁试验结果对于设计激光陀螺的磁屏蔽结构具有一定的实用价值.     

环形激光陀螺仪机械抖动参数的优化设计

在简要介绍了动态锁区形成原理后 ,通过对 RL G基本输入输出关系的推导得出了动态锁区的宽度表达式。基于减小动态锁区影响的目的 ,建立了相应的优化模型。优化结果表明 :适当增大抖动深度对减小动态锁区的影响是必要的 ,但当抖动深度增大到一定程度后 ,再增大抖动深度对减小动态锁区没有明显的效果 ,而根据优化结果进行局部调整却可能得到很好的偏频效果。     

衰减全反射磁镜偏频激光陀螺的理论分析

通过分析常规磁镜在红光波长下制造激光陀螺技术不可行的原因,提出了一种新型的磁镜偏频激光陀螺结构,其核心是利用全内反射结构和掺杂YIG薄膜的横向克尔磁光效应作为偏频技术去克服闭锁的衰减全反向磁镜。     

激光二极管抽运的环形单频激光器的强度噪声特性研究

实验测定了激光二极管抽运的Nd:YVO4,Nd:YAG和Nd:YAP环形单频激光器的强度噪声谱,并与激光器的量子理论模型计算结果作了对比.研究表明,激光二级管抽的单频激光器输出的激光并非相干态光场,在几百kHz的频率上存在高于量子噪声几十dB的弛豫振荡,而在远高于弛豫振荡的频率范围达量子噪声基础,且随抽运功率的增大,弛豫振荡的频率将向高频方向移动,而弛豫振荡的幅度减小.     

环形激光陀螺仪机械抖动参数的选定

抖动参数的正确选择直接影响抖动偏频效果。为了有效地进行抖动偏频 ,抖动角速度幅度应远大于 RL G的闭锁阀值。当抖动角幅度增大至一定值后 ,再增大抖动角幅度对抖动偏频效果影响不大 ,而局部调整抖动角幅度却可能使动态锁区降为 0 ,实现完全解锁。同时抖动角幅度的对称性控制对减小由抖动而产生的偏置误差具有重要的意义。为了适应高速数字采集和处理 ,抖动频率应尽可能地提高     

基于逐步回归分析的激光惯导温度补偿研究

针对激光陀螺惯导的温度补偿,将影响激光陀螺零偏的各种可能的变量作为零偏补偿的状态变量,利用逐步回归分析方法,挑选出对零偏贡献较大的显著变量,建立精准的数学物理模型,并对实测的激光陀螺进行温度补偿建模。结果表明,温度变化率以及与温度的交叉积对温度补偿模型的影响不显著,得到的温度补偿模型可以对陀螺的零偏进行实时补偿,提高了陀螺的精度。     

双模环型激光增益噪声模型的非线性效应

讨论了一个双模环型激光增益噪声模型，其中考虑了完全饱和效应且乘法噪声由增益系数涨落引起。在共振及两模具有相同泵参数时，获得了光强联合定态分布的精确解析表达式。通过与现有的双模激光摸型（其中乘法噪声由损失系数涨落引起）的比较，发现乘法噪声系数的非线性效应减弱了乘法噪声给激光光强统计性质带来的反常特性，并且这种减弱随着乘法噪声增强或损失系数减小而愈加明显。