Phenomena of optic-bound effect on fibre optic gyro

The optic-bound effect on fibre optic gyro (FOG) precision is analysed theoretically, and formulas describing the change of FOG light power under the action of optic-bound effect are given. It is confirmed that optic-bound effect is a main instantaneous non-reciprocity effect of FOG in addition to the Sagnac effect and can lead to a dynamic error of FOG in practical environments. An approach to suppressing or eliminating the error due to the optic-bound effect is presented and verified experimentally. The result shows that the approach is valid and the precision of FOG is improved observably.     

光纤陀螺捷联式惯性系统的研究与设计

介绍了基于光纤陀螺的捷联式惯性系统的总体设计,设计了加速度计再平衡回路数字读出电路及光纤陀螺信号输出电路。采用PC104工控机作为导航计算机,构成捷联式惯性系统原理样机。在此基础上,设计了系统的误差补偿方案、初始对准方案和机械编排方案。样机的初步测试结果表明:该样机达到了设计指标要求(航向精度:<1°;水平姿态精度:<0.5°)。     

差分GPS技术在车辆监控系统中的应用

本文介绍了差分ＧＰＳ技术在车辆监控系统中的应用，具体涉及了系统的方案设计、实现手段、硬件配置以及性能特点。在此基础上重点讨论了监控控制软件的设计与实现。     

双光程光纤陀螺偏振误差模型与仿真

光路系统的偏振误差极大地制约着双光程光纤陀螺精度的提高。为了提高新型双光程光纤陀螺的精度,利用相干矩阵和琼斯矩阵对光路中光学器件和熔接点的光学参数进行描述,通过分析顺时针光波与逆时针光波中耦合次波列与主波列间的相干叠加机理,建立了相应的偏振误差模型。利用Matlab以接近于工程实际的参数设置,对光路系统中熔接点、各光学器件缺陷对偏振误差的影响进行了仿真分析,并在此基础上提出了一种可有效抑制双光程光纤陀螺偏振误差的尾纤匹配法。仿真结果表明,通过适当的尾纤长度匹配,双光程光纤陀螺的偏振误差由0.145°/h减小为0.017°/h,其随温度变化的峰谷值也由0.25°/h减小至3×10-4°/h,双光程光纤陀螺的偏振误差得到有效抑制。     

CCD探测器的数字读出技术

探测器的读出噪声是表征其性能的一个重要参数,它不仅限制了探测器的能量分辨,还影响探测器系统的动态范围。传统的CCD探测器信号读出部分都采用由模拟器件构成的相关双采样（Correlated Double Sampling,简称CDS）电路,这种方法已被证实能够有效抑制探测器噪声,但与此同时,由于CDS电路本身比较复杂,引入了新的噪声,它成为进一步减小读出噪声的一个屏障。为了消除模拟电路本身的噪声屏障,作者采用了一种基于高速ADC和FPGA的直接数字化读出方法,去除CDS电路,简化信号路径,由FPGA控制高速ADC对CCD探测器输出信号的参考电平和信号电平进行多次采样,用数值计算方法实现CDS功能,提高了信噪比,改善了探测器的性能。     

基于Bagging模型的惯导系统误差抑制方法

由惯性导航系统(SINS)和卫星导航系统(GPS)构成的组合导航系统一直是陆用车辆的主要导航设备。当GPS失锁时,SINS的定位误差将随着时间不受控制的迅速增长。为了提高惯导系统的定位精度,相比较于单一的神经网络,集成学习算法中的Bagging模型能够深度学习惯导误差之间的内在关系,进一步提高导航性能。在智能算法和组合导航系统的框架下提出了惯导系统的误差抑制方案,即在GPS存在时训练组合导航系统数据,当GPS失锁时预测惯导系统位置增量。试验结果表明,该方案能够在GPS丢失时抑制惯导系统定位误差发散,相比较于BP算法,Bagging模型的定位精度在5 min时提高了约49%,15 min时提高了约41%。     

基于FPGA内部自激振荡与温度相关性的温度传感器

温度是IMU及其他导航器件等精密仪器中需要监测的重要参数,传统的温度监测一般使用热电偶或者数字温度传感器(如DS18B20)等,监测程序复杂,功耗高,因此使用精密仪器中广泛采用的FPGA芯片独立完成高集成度、低功耗温度监测具有重要意义。在FPGA中通过搭建环形振荡器产生了自激振荡信号,该信号周期与FPGA芯片温度具有正相关性,通过对振荡信号周期的检测完成了对温度的监测,设计了一种以FPGA芯片同时作为敏感头和处理模块的温度传感器。通过对Xilinx Virtex-2系列FPGA芯片进行实验,得到该传感器在-40℃⁺60℃的范围内具有优于0.1℃的分辨率,优于0.5℃的检测精度,满足一般温度监测需要。实验表明该传感器具有功耗低、集成度高、可靠性好等优点。     

双光程光纤陀螺的温度致非互易性研究(英文)

为了提高陀螺的精度,提出了一种新型双光程光纤陀螺.在光纤环两端各连接一个偏振分束器,使得偏振光依次沿保偏光纤的快轴、慢轴传输两圈,其有效光程加倍,进而实现陀螺的Sagnac效应加倍.针对该光纤陀螺在温度场扰动下的非互易问题,分析了其特殊结构带来的温度致非互易误差,利用有限元分析法建立了相应的Shupe误差模型,并对光纤环90°熔点位置、光纤环折射率温度系数改变对Shupe误差影响进行了相应的理论计算与仿真分析,结果表明90°熔点置于光纤环中点或者选用折射率温度系数满足特定条件的光纤环可减小其Shupe误差.     

Effect of radiation-induced mean wavelength shift in optical fibers on the scale factor of an interferometric fiber optic gyroscope at a wavelength of 1300 nm

In order to analyze the effect of wavelength-dependent radiation-induced attenuation (RIA) on the mean trans- mission wavelength in optical fiber and the scale factor of interferometric fiber optic gyroscopes (IFOGs), three types of polarization-maintaining (PM) fibers are tested by using a 60 Co γ-radiation source. The observed different mean wave- length shift (MWS) behaviors for different fibers are interpreted by color-center theory involving dose rate-dependent absorption bands in ultraviolet and visible ranges and total dose-dependent near-infrared absorption bands. To evaluate the mean wavelength variation in a fiber coil and the induced scale factor change for space-borne IFOGs under low radiation doses in a space environment, the influence of dose rate on the mean wavelength is investigated by testing four germanium (Ge) doped fibers and two germanium-phosphorus (Ge-P) codoped fibers irradiated at different dose rates. Experimental results indicate that the Ge-doped fibers show the least mean wavelength shift during irradiation and their mean wavelength of optical signal transmission in fibers will shift to a shorter wavelength in a low-dose-rate radiation environment. Finally, the change in the scale factor of IFOG resulting from the mean wavelength shift is estimated and tested, and it is found that the significant radiation-induced scale factor variation must be considered during the design of space-borne IFOGs.