光纤陀螺温度漂移建模与补偿

论文摘要

光纤陀螺（FOG）是一种新型的角速率传感器,具有启动速度快、动态范围宽、体积小、重量轻等优点,自问世以来在越来越多的场合中应用。随着研究的不断深入,对光纤陀螺的精度要求也随之提高。但是光纤陀螺的核心部件对温度较为敏感,温度已成为光纤陀螺迈向工程化所面临的难题之一。本论文通过建立光纤陀螺的漂移多项式来补偿温度漂移。文中通过实测中等精度陀螺数据,研究了影响陀螺漂移的各温度因素,对绝对温度,温度梯度和温度变化率,进行了定性、定量分析,突出了温度变化率和温度二次变化率对陀螺漂移的重要影响,进而推导出通用的温度漂移模型。该模型具有统一的模型结构,基于分段补偿思想,运用温度变化率和温度二次变化率作为分段的依据,把陀螺的输出分为几个阶段,分别利用最小二乘法辨识出模型系数。陀螺的试验温度范围在-40℃～+60℃之间。最后用得到的模型补偿新测数据,补偿后陀螺的精度可达到0.1°/h,提高了50%,验证了模型的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及其研究的目的和意义
• 1.2 光纤陀螺的国内外动态和发展趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.3 论文主要内容
• 第2章 光纤陀螺的工作原理及温度误差特性
• 2.1 引言
• 2.2 光纤陀螺原理
• 2.3 影响光纤陀螺仪精度的主要因素
• 2.4 各个光学器件的温度特性
• 2.4.1 光源
• 2.4.2 光纤环
• 2.4.3 相位调制器的温度效应
• 2.4.4 光电探测器受温度的影响
• 2.5 光纤陀螺温度漂移的抑制方法
• 2.6 本章小结
• 第3章 光纤陀螺温度试验与数据相关性分析
• 3.1 引言
• 3.2 光纤陀螺温度试验内容及方法
• 3.3 光纤陀螺温度试验
• 3.3.1 水泥台上的室温试验
• 3.3.2 温箱中的恒定温度点试验
• 3.3.3 变温试验
• 3.4 相关性分析
• 3.5 恒温情况下温度因素与陀螺输出相关性分析
• 3.5.1 启动阶段温度因素相关性分析
• 3.5.2 热平衡阶段温度因素相关性分析
• 3.6 变温环境下温度因素相关性分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 恒温数据建模及补偿
• 4.1 引言
• 4.2 光纤陀螺建模分析
• 4.3 光纤陀螺模型系数辨识
• 4.4 恒温数据多项式建模
• 4.5 恒温建模补偿结果统计分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 变温数据建模及补偿
• 5.1 变温模型
• 5.1.1 保温阶段
• 5.1.2 升温阶段
• 5.1.3 降温阶段
• 5.2 变温模型补偿
• 5.3 模型验证
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢