闭环光纤陀螺的输出误差特性研究

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1、闭环光纤陀螺的输出误差特性研究第13卷第3期中国惯性技术学报2005年6月·惯性仪表研究与设计·文章编号：1005-6734(2005)03-0052-04黄磊,王巍（中国航天时代电子公司研究院，北京100854）摘要：针对工程实际的需要，通过对闭环光纤陀螺模型参数的对比研究，分析了闭环光纤陀螺零偏稳定性的变化，并利用Allan方差具体分析了闭环光纤陀螺的输出误差特性中的角随机游走、零偏不稳定性、速率漂移斜波等的变化,从中找出规律性的关系。关键词：闭环光纤陀螺；零偏稳定性；Allan方差；模型参数中图分类号：U666.1文献标识码：AOutputErrorCharacterist

2、icsofClosed-loopFOGHUANGLei,WANGWei(TheAcademyofChinaAerospaceTimesElectronicsCorporation,Beijing100854,China)Abstract:Acomparativestudyonclosed-loopFOGparametersis———————————————————————————————————————————————conductedtoanalyzethevariationofthebiasstability.Allanvariancemethodisusedtoanalyz

3、ethechangingoftheanglerandomwalk,thebiasinstabilityandtherateramp,whichareshownintheoutputerrorcharacteristicsofclosed-loopFOG.Theanalysisresultsindicatethecorrespondingrelationsbetweenthemodelparametersandtheerrorcharacteristics.Keywords:closed-loopFOG;biasstability;Allanvariance;modelparame

4、ters0引言闭环光纤陀螺的输出误差特性既包括漂移又存在噪声，两者共同构成传统意义上的零偏稳定性。不同的应用对漂移和噪声的要求也不同。在导航应用中漂移是一个最基本的误差项，因为在对旋转速率信号积分得到角度的过程中，白噪声被平均了，导致长期工作中漂移成为误差积累的主要因素；而对于快速响应的稳定和控制系统，低噪声则是其主要考虑因素。国内文献对闭环光纤陀螺误差特性的研究大多集中在零偏稳定性上，当然也有用Allan方差来分析光纤陀螺的误差特性并获得各项误差系数的文献，但均没有具体研究它们的变化规律。鉴于此，本文通过改变闭环光纤陀螺的模型参数，在分析闭环光纤陀螺输出误差(零偏稳定性)变化的

5、基础上，具体分析Allan方差中角随机游走(表征噪声)、零偏不稳定性(表征漂移)及速率漂移斜波的相应变化，从中找出规律并指导实践，以达到降低陀螺输出误差的目的。1Allan方差分析———————————————————————————————————————————————Allan方差法是测量和评价光纤陀螺仪各类误差和噪声特性的一种重要手段，它对于光纤陀螺的噪声表征和优化设计具有重要价值。Allan方差法分析的主要误差项包括：角随机游走系数、零偏不稳定性、速率漂移斜波、速率随机收稿日期：2005-04-02作者简介：黄磊（1976—），男，硕士研究生，研究方向为惯性仪表技术。［

6、1］游走、量化噪声、指数相关（Markov）噪声。一般来说，上述误差都有可能出现在数据中，假设现存误Allan方差均存在这一τ域中的不同误差导致的Allan差在统计上都是独立的，那么在任意给定的τ域中，方差之和［2］，即：2σ2?,Total(τ)=σ?,RWC(τ)+σ2?,BI(τ)+σ———————————————————————————————————————————————2?,R(τ)+σ2?,RRW(τ)+σ2?,QR2τ2K2τ3Q2?2?=+B??ln2+++2（1）23ττ?π?2N2采用下面的Allan方差模型，通过最小二乘拟合，可以获得各项噪声系数：σ2?

7、,Total(τ)=m=?2∑Aτm2———————————————————————————————————————————————m（2）σ(τ由此获得角随机游走系数（N）、零偏不稳定性（B）、速率漂移斜波（R）、速率随机游走系数（K）、量化噪声（Q）的估计值。图１显示了一个典型的Allan方差图。从以上分析可知，对大量输入输出特性测试数据运用Allan方差法进行分析，可以得到整个积分时间上完整的Allan标准差曲线，由曲线上各段斜率的变化便可分离出各项误差系数。本文通过试验改