论文摘要
光纤陀螺是建立在萨格奈克效应基础上的光学干涉仪,主要用来检测外部载体的运动角速度。随着对光纤陀螺研究的不断深入,对光纤陀螺精度及稳定性的要求越来越高,光纤陀螺输入输出特性中的随机噪声的分析及滤波方法也在不断提高。本文首先介绍了光纤陀螺各种测试方法的发展现状,选择国内外比较先进的测试方法进行比较,还简要介绍了光纤陀螺的基本原理和主要性能指标,并对其输出信号进行了分析,给出了其数学模型。其次,分析了光纤陀螺随机误差常用的滤波方法。并以小波滤波为主要滤波方法,对光纤陀螺输入输出特性进行了不同算法下滤波处理,比较了滤波前后陀螺的输出精度。再次,针对光纤陀螺的随机误差特性,从原理上分析了IEEE标准中的Allan方差法并采用此方法对光纤陀螺的性能进行评价,给出FOG的随机误差特性,并进行了误差项辨析。辨析结果可以用于实际中提高FOG的性能设计和补偿FOG的误差。再次,本文提出了光纤陀螺动态测试的方法。由于动态特性是解决光纤陀螺快速响应必须进行的研究工作,非常的具有实际的意义。但目前国内外各科研机构还未能对光纤陀螺的动态特性形成一个统一的测试方法和衡量标准。本文提出了比较在不同频率下陀螺的输出与理论值的差别,以及在实验室现有的三轴转台条件下,比较陀螺实际的转动频率与转台设定转动频率之间的差别,用于评价光纤陀螺动态性能的优劣。最后,为了进一部提高陀螺采集数据及数据处理的时效性,本文把数据采集部分与陀螺数据处理部分编制到一个程序中并且进行了大量的实验。其中数据处理部分包含:标度因数的计算、陀螺输出信号的滤波、光纤陀螺动态性能评价、平均值及方差的计算等以及Allan方差分析陀螺噪声。这些大量的实验数据和数据处理结果为陀螺性能的改进提供了非常有价值的参考。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 国内外光纤陀螺的发展现状1.1.1 国外光纤陀螺的研究现状1.1.2 国内光纤陀螺的研究现状1.1.3 本实验室光纤陀螺的研究现状1.2 国内外光纤陀螺测试方法1.2.1 光纤陀螺随机误差测试方法1.2.2 光纤陀螺输出信号滤波方法1.2.3 光纤陀螺动态测试方法1.3 论文研究内容第2章 光纤陀螺原理及输出信号分析2.1 光纤陀螺的工作原理及性能指标2.1.1 光纤陀螺基本原理2.1.2 光纤陀螺性能指标2.1.3 影响光纤陀螺精度的因素以及解决方法2.2 光纤陀螺输出信号分析2.2.1 光纤陀螺输出信号模型2.2.2 输出信号的多分辨率分析2.3 光纤陀螺动态特性测试原理2.3.1 光纤陀螺动态特性测试理论2.3.2 本论文所用到的有关公式推导2.4 本章小结第3章 滤波器在陀螺输出信号中的应用3.1 引言3.2 小波滤波器的原理3.2.1 小波变换的特点3.2.2 小波变换的原理3.2.3 小波基的选取3.3 小波滤波算法的分析3.3.1 软阈值消噪方法3.3.2 硬阈值消噪方法3.3.3 强制消噪方法3.4 Savitzky-Golay平滑滤波器原理3.5 滤波器在光纤陀螺输出信号中的应用3.5.1 不同滤波器陀螺降噪中的效果3.5.2 小波滤波在陀螺信号分析中的具体应用3.6 本章小结第4章 光纤陀螺随机噪声的分析4.1 引言4.2 Allan方差的基本原理4.3 光纤陀螺有关误差源及噪声分析4.3.1 光纤陀螺主要误差来源4.3.2 光纤陀螺主要误差源分析4.4 用Allan方差评价光纤陀螺的性能4.5 Allan方差在光纤陀螺输出分析中的应用4.5.1 消除地球自转分量后并滤波的曲线图4.5.2 对光纤陀螺输出数据的Allan方差分析4.6 本章小结第5章 陀螺动态特性测试方法及测试软件5.1 算法及测试方法5.1.1 小波滤波算法5.1.2 标度因数的测量及计算方法5.1.3 光纤陀螺动态测试方法5.1.4 陀螺理论值拟合算法简介5.2 软件功能5.3 软件组成框图5.4 程序界面设计5.5 本章小结第6章 实验和分析6.1 光纤陀螺输出信号的滤波实验6.1.1 实验目的6.1.2 实验仪器6.1.3 实验步骤及结果6.1.4 实验总结6.2 1507号陀螺标度因数测算实验6.2.1 实验目的6.2.2 实验仪器6.2.3 实验步骤及结果6.2.4 实验总结6.3 光纤陀螺动态性能测试实验6.3.1 实验目的6.3.2 实验仪器6.3.3 实验步骤及结果6.3.4 实验总结和拓展6.4 用Allan方差分析陀螺输出中的噪声实验6.4.1 实验目的6.4.2 实验仪器6.4.3 实验步骤及结果6.4.4 实验总结6.5 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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