[精品]陀螺信号谱分析

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1、毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目：陀螺信号谱分析院系名称：电气及信息工程学院专业班级：电子信息工程08-2学生姓名：导师姓名：开题时间：2012年3月］6日指导委员会审查意见：签字：年月日一、课题研究目的和意义本论文以光纤陀螺信号为研究对彖，对光纤陀螺信号进行功率谱分析。光纤陀螺是现代陀螺仪的一种。现代陀螺仪是一种能精确地确定运动物体方位的仪器，它是现代航空、航天、航海及国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主耍是指机

2、械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的耍求很高，结构复杂，精度受到了很多方面的制约。而光纤陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比，优点是全固态，没有旋转部件和摩擦部件，寿命长，动态范围大，II舜时启动，结构简单，尺寸小，重量轻。与激光陀螺仪相比，光纤陀螺仪没有闭坏问题，也不用在石英块精密加工出光路，成本低。所以，目前光纤陀螺仪在很多的领域己经完全取代了传统的机械式陀螺仪，成为现代导航仪器屮的关键部件。光纤陀螺由于其敏感Sagnac相移的传感元件光纤线圈对各种物理量极为敏感，会产生陀螺噪声。光纤陀螺本身固有物理结构，光源质

3、量，光学器件，光探测器等一起形成复杂噪声源影响光纤陀螺灵敏度，使精度下降；又由于光纤陀螺对外界环境比较敏感，外界的微小振动，温度效应以及其他的随机干扰都会对光纤陀螺的输出产生随机影响。以上各种因素合起來致使光纤陀螺随机漂移成为光纤陀螺仪输出中不可忽略的误差项。如若不加以误差补偿，其产生的随机误差经导航解算累积后的课差将使系统课差随时间增长而快速发散。因此，对光纤陀螺随机谋差进行谋差辨识，建立随机漂移数学模型并加以补偿是高精度光纤捷联惯导系统的必要任务。目前常用的随机漂移辨识方法主要包括口相关函数(autocorr

4、elatiaonfunction,ACF)，功率谱密度(powerspectraldensity,PSD)和Allan方差。工程上建立数学模型的方法时间序列分析法，通过建立相应的数学模型，并根据模型参数进行滤波对光纤陀螺进行随机漂移补偿。本文即应功率谱密度分析方法对光纤陀螺信号进行随机误差辨识⑴。二、文献综述(课题研究现状及分析)光纤陀螺(FOG)是基于Sagnac效应的新型全固态陀螺仪，是一种无机械转动部件的惯性测量元件。由于具有灵敏度高、易于制造集成、寿命长、工作环境适应性强、可靠性高等优点，被广泛应用于航空

5、、航天、航海等领域⑵。光纤陀螺的发展是日新月异的。不仅是科学家热心于此，许多大公司出于对其市场前景的看好，也纷纷加入到研究开发的行列中來。由于光纤陀螺在机动载体和军事领域的应用甚为理想，因此各国的军方都投入了巨大的财力和精力。目前一些发达国家如美、日、德、法、意、俄等在光纤陀螺的研究取得了较大进步，一些中低精度的陀螺已经实现了产品化，而少数高精度产品也开始在军方进行装备调试。美国在光纤陀螺的研究方面一直保持领先地位。美国国内已经有多种型号的光纤陀螺投入使用。以斯坦福大学和麻省理工大学为代表的科研机构在研究领域屮不

6、断取得突破，而儿家研制光纤陀螺的大公司在陀螺研制和产品化方面也做的十分岀色。最著名的Litton公司和Honeywell公司代表了国际上光纤陀螺的最高水平。日木紧随其后，在中低精度陀螺实用化方面走在了世界前列。许多公司都开始批量生产多种中低精度的光纤陀螺。西欧儿个国家以及俄罗斯的第一代光纤陀螺也已经投入生产，少数中、高精度陀螺已经装备到了空军、海军及导弹部队中I3,I41o我国光纤陀螺的研究相对起步较晚，但是在广大科研工作者的努力下，已经逐步拉近了与发达国家间的差距。航天工业总公司、上海803所、清华、浙大、北方

7、交大、北航等单位相继开展了光纤陀螺的研究。根据目前掌握的信息看，国内的光纤陀螺研制精度已经达到了惯导系统的屮低精度要求，有些技术其至达到了国外同类产品的水平。但是国内的研究仍然大多停留在实验室阶段，没有形成产品，距离应用还有并距。所以我们在这方面仍然有很长的路要走⑸。目前提高惯性仪表和惯导系统的精度主耍由两条途径：一是改进仪表的结构设计和加工工艺，探索新型的惯性仪表；二是利用软件补偿技术来提高仪表实际使用精度。由于单靠不断改进仪表设计和加工、调试精度来提高惯性仪表就能搞定的这种方法，在实际中由于成本，结构复杂等问

8、题遇到了越来越多的困难，这就是惯性仪表和惯性组件的信号处理技术在误差补偿上的应用越来越被重视，由原来片而追求降低仪表的绝对误差，转为重点保证仪表性能的稳定，使用信号处理补偿技术尽可能减少仪表的随机误差⑹。光纤陀螺由于具有结构简单，功率低，体积小，重量轻等一系列优点和独特的性能，非常适合于捷联式惯导系统应用。它的性能指标⑺标度因数、零偏与零偏稳定性、随机游走系数、阈值与分辨