激光陀螺仪误差分析与补偿技术__培训课件.pptx

激光陀螺仪的误差分析与补偿技术自动化学院2120121027王宇辰激光陀螺的主要误差一些论文中激光陀螺的补偿方法激光陀螺仪的工作机理与刚体转子陀螺仪有着根本区别，因此二者的误差源亦完全不同。激光陀螺仪不存在与线运动及角运动有关的误差，这是一个突出的优点。激光陀螺的主要误差源闭锁效应：原因： 由于激光介质的色散、模式牵引和反射镜等光学元件对光束的后向散射等原因，有源环形腔内正、反向行波的频率接近到一定程度时，将突然变成完全一样，即存在一个可能达到的最小频差X，一旦频差小于X，就将变为0.因此当输入转速小到一定程度时，有源环形腔内正、反向行波模对的频率将趋于完全相同。上述现象即为激光陀螺进入锁区，此区域内输入转速不被敏感。缩小锁区、消除锁区及采用各种偏频方法克服锁区的影响是激光陀螺最为关键的技术。闭锁效应的消除方法： 机械抖动偏频，是绕激光陀螺仪的输入轴人为地加上一个大的恒定角速度，该角速度远大于闭锁阈值，使得在输入角速度为零时激光陀螺仪总有一个恒定的频差输出，这个频差称为偏频。（二频机抖、四频差动）或磁镜偏置，是利用横向克尔磁光效应做成的一种反射镜，由于磁镜的作用，使两束激光之间出现光程差而产生频差输出，这个频差就是偏频。法拉第效应偏频等。使得在大部分抖动周期内敏感的角速率超过闭锁角速率。激光陀螺根据克服闭锁的措施不同可分为：机械抖动偏频激光陀螺、磁镜偏频激光陀螺、恒速偏频激光陀螺、四频差动激光陀螺等。机械抖动偏频激光陀螺是目前获得广泛应用的一种陀螺。它利用交变的机械抖动使陀螺大部分时间从锁区偏置出来，从而大大减小闭锁误差。主要缺点为制造和抛光激光腔体的表面很困难，发射镜的生产需要很高的技术，陀螺仪的价格很高。磁镜偏频激光陀螺也是利用交变的抖动使陀螺从锁区偏置出来。它是利用等效转动的磁光效应进行交变偏频的，其精度比机抖陀螺差。恒速偏频激光陀螺是近年发展起来的一种 偏频方案，它利用速度恒定度非常高的机械转动来实现偏频，其精度比机抖陀螺高，但其体积大，而且输入速率范围低。四频差动激光陀螺的腔体中运行着两队顺、 逆方向的激光，分别构成两个单陀螺，对它们施加相同的法拉第效应偏频，使之远离锁区。再把二者的拍频相减，就得到陀螺的输入角速率。这种陀螺结构复杂，成本高，技术难度大。零点漂移 陀螺曲线不过零点，即当输入角速率为零时，陀螺输出却不为零。零漂主要有朗缪尔流动零漂、磁场引起的零漂、多模耦合效应零漂、差分模推斥零漂、非激活介质的流动和电泳引起的零漂、锁区不稳定和顺逆不相等带来的零漂等。标度因数误差 标度因数误差是指标度因数的实际值相对标称值的变化。在同一角速度输入之下，如果标度因数变化，将引起输出频差的变化，从而导致激光陀螺仪的测量误差。《单轴旋转调制技术对激光陀螺慢变漂移的抑制》 惯性导航系统的精度主要受器件误差的影响，由惯性器件误差造成的系统误差随时间积累，因此在长时间高精度的应用场合，必须降低惯性器件误差对导航精度的影响。采用旋转调制技术，可以在导航系统中将惯性器件误差调制成周期性变化的信号，从而抵消器件误差对导航精度的影响，提高惯导系统长时间导航精度。此外，采用旋转调制技术还可提高系统的初始对准精度。国内，袁保伦对光学陀螺旋转调制技术的原理和比例因子误差效应进行了研究，指出光学陀螺惯导系统更适合采用系统级旋转方式。翁海娜对旋转调制方案进行了研究，研究结果表明，旋转调制方案应采用正反交替旋转，否则会引入新的误差。 旋转调制技术的本质就是改变陀螺敏感轴方向，使依附于陀螺敏感轴上的误差方向在导航系中改变，使不同方向上的等效器件引起的系统导航误差相互抵消，从而提高导航精度。 旋转调制技术必须具有以下几个基本条件才能提高系统精度：1）旋转或者翻转不能增加惯性器件误差；2）惯性器件的敏感轴方向在导航系中有规律的变化。?《激光陀螺温度误差补偿方法》温度误差补偿模型：+?（T）+γ（?)+δ(ΔT） 式中B---激光陀螺瞬时零偏；---陀螺仪启动2min后的零偏值，代表了零偏的主值部分；?（T）---温度变化对零偏的影响；γ（?）---温度变化率对陀螺零偏的影响；δ（ΔT）---温度梯度对陀螺零偏的影响。?多项式拟合方法：当陀螺环境温度变化率很小，温度梯度值稳定的情况下，温补模型可以简化成自变量只含有温度变化的多项式形式Bias=++（T-）++=++; ?++;其中，（i=1,2,3;j=1,2,3)称为温补系数的拟合常系数，由最小二乘法可以确定。?2.多元逐步线性回归方法激光陀螺的温度零偏误差不仅受温度变化的影响，温度变化率和温度梯度对零偏的作用在某些场合也是不可忽略的。当周围环境温度变化剧烈时，必须考虑它们的影响。Bias=++（T-）+++(T-)=++ ?++;3.神经网络拟合方法多项式拟合和多元逐步线性回归的补偿方法都必须