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光纤陀螺仪技术的发展与研究一、引言光纤陀螺仪是一种通过利用光（或电磁波）的干涉效应，测定角速度的高精度陀螺仪，广泛应用于惯性导航、航天、测绘和制导等领域。
随着光纤技术和信息技术的迅猛发展，光纤陀螺仪已经成为高科技领域不可或缺的重要工具之一。
本文将主要探讨光纤陀螺仪技术的发展和研究，通过分类介绍，详细阐述其原理、特点和应用。
二、光纤陀螺仪分类1. 常规光纤陀螺仪常规光纤陀螺仪具有独特的双波长光源、光学路径、检波器和信号处理方法。
其原理基于旋转对光波传播速度产生的不同效应，通过不同的光学干涉方法，最终实现对角速度的精准测量。
常规光纤陀螺仪具有精度高、抗干扰能力强、稳定性好等特点。
广泛应用于惯性导航、飞行器姿态控制、地震测量等领域。
但其灵敏度和稳定性也受到机械和光电元器件的影响，因此需要优化技术和材料、加强可靠性等方面的研究工作。
2. 纤维光栅陀螺仪纤维光栅陀螺仪是利用光纤光栅的干涉效应实现的陀螺仪。
其原理基于声学波的激发和布拉格反射，通过声学-光学相互转换，实现对角速度的高精度测量。
相对于常规光纤陀螺仪，纤维光栅陀螺仪具有灵敏度高、体积小、重量轻、功耗低等优点，可应用于重量限制的场合。
然而其对温度和振动等环境干扰的敏感性也较高，需要进行相应的技术研究和优化。
3. 拉曼光纤陀螺仪拉曼光纤陀螺仪是利用拉曼散射效应实现的陀螺仪。
其原理是通过光场的拉曼反散射，实现光波的频移和相移，从而测量系统的角速度。
相对于常规光纤陀螺仪和纤维光栅陀螺仪，拉曼光纤陀螺仪具有灵敏度高、免受磁场干扰等优点，因此在航天器的导航、高精度地震测量、地下勘探等领域有着广泛的应用。
但其可测量范围较窄，信噪比偏低等问题也需要进一步改进。
三、光纤陀螺仪技术发展光纤陀螺仪技术的发展是基于光纤制造、光学设计、信号处理等多个领域的紧密结合。
近年来，其研究方向主要包括以下三个方面：1. 新型传感器和器件新型光纤传感器和器件的出现，极大地推进了光纤陀螺仪技术的发展。
光纤陀螺仪的发展及应用光纤陀螺仪是一种基于光学原理的精密仪器，用于测量和检测物体的角速度和角位移。
它的工作原理是利用光纤作为传感器，在光的干涉和干扰效应下实现对角速度进行精确测量和计算。
光纤陀螺仪具有高精度、快速响应、长寿命和抗干扰性强等优点，因此在航空航天、导航、地震监测和工业控制等领域得到广泛应用。
光纤陀螺仪的发展经历了几个重要的阶段。
最早的光纤陀螺仪出现在20世纪70年代，它使用了光纤作为传感器，在光的干涉效应下实现对角速度的测量。
然而，当时的光纤陀螺仪体积庞大、价格昂贵、性能不稳定，限制了其在实际应用中的推广和应用。
随着技术的发展，光纤陀螺仪逐渐趋于小型化、高精度化和低功耗化。
在20世纪90年代，研究人员提出了一种新的光纤陀螺仪结构，即光纤环结构。
这种结构有效地实现了对光在光纤中传播时产生的微小光程差的测量，大大提高了陀螺仪的灵敏度和稳定性。
近年来，随着光纤技术的不断进步，光纤陀螺仪实现了更高的分辨率、更低的噪声和更宽的测量范围。
同时，光纤陀螺仪的体积也不断减小，造价也大大降低，使得其在大规模商业化应用中更具有竞争力。
光纤陀螺仪目前在航天航空领域有着广泛的应用。
它可以用于飞行器的导航、姿态控制和稳定系统，实时测量飞行器的角速度和绕各轴旋转角度，从而保证飞行器的安全和稳定。
光纤陀螺仪还可以用于航天器的精确定位和导航，为太空探测任务提供准确的数据支持。
此外，光纤陀螺仪还被广泛应用于民用领域。
例如，光纤陀螺仪可以用于汽车导航系统，提供准确的行驶方向和距离信息；在地震监测中，光纤陀螺仪可以实时监测地壳的变化，预警地震；还可以在工业控制系统中实现精确的角位移测量和控制，提高生产过程的自动化和智能化水平。
总的来说，光纤陀螺仪以其高精度、快速响应和抗干扰性强的特点，成为现代导航和控制系统中不可或缺的重要元件。
随着技术的进一步发展，相信光纤陀螺仪在更多领域的应用前景将更加广阔。
2024年光纤陀螺仪市场前景分析1. 引言光纤陀螺仪作为一种重要的传感器，广泛应用于航空航天、导航定位、地震监测等领域。
本文将对光纤陀螺仪市场的前景进行分析，探讨其发展趋势和市场规模。
2. 光纤陀螺仪市场现状目前，光纤陀螺仪市场呈现出良好的增长势头。
光纤陀螺仪具有高精度、高稳定性和高灵敏度等特点，逐渐替代了传统机械陀螺仪和MEMS陀螺仪，成为市场上的主流产品。
在航空航天领域，光纤陀螺仪被广泛应用于导航和姿态控制系统。
同时，随着无人机和自动驾驶技术的快速发展，光纤陀螺仪在导航定位和惯性导航系统中也有广阔的市场需求。
3. 光纤陀螺仪市场驱动因素光纤陀螺仪市场的增长得益于以下几个方面的驱动因素：- 技术进步和成本下降：随着光纤传感技术的不断发展和成本的下降，光纤陀螺仪的性能得到了大幅提升，使得其在各个领域应用中具备了竞争优势。
- 航空航天行业的需求增长：随着民航和军航业的不断发展，对导航和姿态控制系统的需求持续增长，光纤陀螺仪作为关键传感器之一，将继续受到市场青睐。
- 自动驾驶技术的兴起：随着自动驾驶技术的推广与应用，光纤陀螺仪在惯性导航和姿态感知方面的需求将进一步增长。
4. 光纤陀螺仪市场挑战与机遇光纤陀螺仪市场面临着一些挑战，同时也带来了一些机遇： - 技术竞争加剧：随着市场竞争的加剧，光纤陀螺仪供应商需要不断提升技术水平，提供更加稳定可靠的产品，以获取市场份额。
- 成本压力增大：光纤陀螺仪的市场规模不断扩大，但面临着陀螺仪本身成本的下降压力。
供应商需要通过技术进步和规模效益来降低生产成本，保持竞争力。
- 新兴应用市场：除了传统领域，如航空航天和导航定位等，光纤陀螺仪在智能穿戴设备、虚拟现实和增强现实等新兴领域也有广阔的市场前景。
5. 光纤陀螺仪市场预测据市场研究公司的数据显示，光纤陀螺仪市场预计将保持稳定增长。
预计到2025年，全球光纤陀螺仪市场规模将超过XX亿美元。
其中，航空航天领域将继续是光纤陀螺仪的主要应用领域，自动驾驶技术的发展将进一步推动市场增长。
2024年激光陀螺惯导系统市场发展现状引言激光陀螺惯导系统是一种基于激光技术和陀螺仪原理的导航系统，广泛应用于航空航天、军事和民用领域。
它通过测量角速度和角度来确定位置和姿态，具有高精度、高稳定性和抗干扰能力强等特点。
本文将对激光陀螺惯导系统的市场发展现状进行分析和总结。
市场规模及增长趋势激光陀螺惯导系统市场在过去几年中呈现稳步增长的态势。
据市场研究机构的数据显示，预计到2025年，全球激光陀螺惯导系统市场规模将达到xx亿美元，年复合增长率约为xx%。
市场增长的主要驱动因素包括：航空航天领域的需求增加、军事应用的扩展以及民用领域需求的增长等。
随着技术的不断进步和市场的拓展，激光陀螺惯导系统的应用范围将得到进一步扩大，市场规模有望持续增长。
市场应用领域航空航天激光陀螺惯导系统在航空航天领域的应用非常广泛。
它可以用于导航、定位和姿态控制等方面。
在航空航天器中，激光陀螺惯导系统能够提供高精度的导航和姿态信息，确保飞行器的安全和稳定。
随着航天技术的发展和探索行星的需求增加，激光陀螺惯导系统在航天领域的市场需求将会增加。
军事激光陀螺惯导系统在军事领域有着广泛的应用。
它可以用于导弹、战机、导弹防御系统等武器装备中，提供精确的导航、定位和目标跟踪功能。
激光陀螺惯导系统的高精度和抗干扰能力使其成为军事系统中不可或缺的一部分。
民用领域随着人们对导航和定位需求的增加，激光陀螺惯导系统在民用领域也得到了广泛的应用。
它可以用于无人机、船舶、车辆等交通工具的导航和控制。
同时，在工业自动化和测绘领域，激光陀螺惯导系统也能够提供精确的位置和姿态信息。
市场竞争格局激光陀螺惯导系统市场的竞争格局较为激烈，主要厂商包括xx公司、xx公司和xx公司等。
这些厂商在技术研发、产品性能和市场渠道等方面具有一定的竞争优势。
为了在市场上取得竞争优势，厂商们不断加大研发投入，提高产品性能和稳定性。
同时，他们也加强与航空航天、军事以及民用领域的合作，开拓新的市场。
1.1国内外光纤陀螺研究现状1.1.1国外光纤陀螺的研究现状Pircher和Hepner在1967年提出光纤陀螺，后由美国Utah大学Vali和orthill 于1976年经过实验演示，从此光纤陀螺(Fiber optic gyroscope)以其态结构所具有的优势，引起科技界的瞩目。
截止到20世纪90年代，全世界研制光纤陀螺及其系统的单位已经有几十家，精度范围已经覆盖了从战术级到惯性级、精密级的各种应用。
霍尼韦尔公司(Honeywell)是航空和军事领域光学陀螺产品的最主要研制单位，该公司从1991年开始批量生产光纤陀螺及其系统。
其研制的AHZ-800型光纤陀螺(0.5/h)姿态航向基准系统1995年被Dornier 328-100和Dornier 328-110系列飞机认可，目前已交付了上万套光纤陀螺姿态/航向基准系统(AHRS)，作为标准配置广泛应用于许多商业的和定期的飞机(包括Embraer145支持客机、Dornier 328支线客机、波音777、Cessna Excel商业喷气飞机和史密斯公司Learjet 45商业喷气飞机)上。
Honeywell公司在美国空军的支持下，还研制一种战术武器惯导系统用的光纤陀螺惯性测量单元(IMU)，精度为(0.1/h)每月大约生产100套。
在可行性论证阶段，Honeywell公司研制的精密级光纤陀螺已经达到偏置稳定性为0.0003/h，角随机游走为0.0001°/h，标度因数稳定性小于1ppm。
Honeywell公司的精密级光纤陀螺已经应用在高精度飞船导航、飞船定位和稳定(“哈勃”望远镜)及战略导弹中。
格鲁曼(Northrop Grumman）公司在2001年兼并了利顿(Litton)工业公司，2002年从Audax集团接收了光纤传感技术公司，是美国最有影响的光纤陀螺及其系统产品的生产企业。
目前，格鲁曼公司为许多重要的军事应用和商业应用生产光纤陀螺和惯性测量单元，陀螺漂移在1.0/h～0.001/h之间。
光纤陀螺综述摘要：从光纤陀螺诞生以来，它就以其显著的优点，灵活的结构和诱人的前景引起了世界上诸多国家的大学和科研机构的普遍重视，为此综述了光纤陀螺的基本原理和它的特点以及分类，,着重描述和总结了光纤陀螺在国内外发展的技术趋势和产业化情况。
可以看到,随着现代微电子技术、光电子技术和信号处理技术的发展,光纤陀螺在未来惯性测量领域中占据越来越重要的位置。
关键词：光纤陀螺，Sagnac效应，发展引言自从1976年美国犹他大学的V ALI和SHORTHILL等人成功研制第1个光纤陀螺(fiber-optic gyroscope, FOG)以来，光纤陀螺已经发展了30多年。
在30多年的发展过程中，许多基础技术如光纤环绕制技术等都得到了深入地研究。
光纤陀螺仪的突出特点使其在航天航空、机载系统和军事技术上的应用十分理想，因此受到用户特别是军队的高度重视，以美、日、法为主体的光纤陀螺仪研究工作已取得很大的进展。
光纤陀螺仪研究工作大部分集中在干涉式，只有少数公司仍在研究谐振式光纤陀螺。
光纤陀螺的商品化是在上世纪90年代初才陆续展开，中低精度的光纤陀螺(特别是干涉式光纤陀螺)己经商品化，并在多领域内应用，高精度光纤陀螺仪的开发和研制正走向成熟阶段。
在国外，l°/h至0.01°/h的工程样机已用于飞行器惯性测量组合装置。
美国利顿公司已将0.1°/h的光纤陀螺仪用于战术导弹惯导系统。
新型导航系统FNA2012采用了l°/h的光纤陀螺仪和卫星导航GPS．美国国防部决定光纤陀螺仪的精度1996年达到0.01°/h ；2001年达到0.001°/h；2006年达到0.0001°/h ，有取代传统的机械陀螺仪的趋势。
1、原理[1][9]光纤陀螺的基本工作原理来自Sagnac效应。
Sagnac效应是相对于惯性空间转动的闭环光路中断传播光的一种普遍的相关效应，即在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相同的光，以互为相反的方向传输并最后汇聚到同一探测点；若绕垂直于闭合光路所在平面的垂线，相对惯性空间存在着旋转角速度，则正、反两束光走过的光程不等，产生光程差。
2024年激光陀螺仪市场发展现状激光陀螺仪是一种基于激光技术的高精度惯性传感器，广泛应用于航天、航海、导航、工业自动化等领域。
本文将详细介绍激光陀螺仪市场的发展现状。
1. 激光陀螺仪市场概述随着科技的进步和工业化的发展，激光陀螺仪市场正迅速增长。
激光陀螺仪具有高精度、长寿命、无衰减等优点，逐渐替代了传统的机械陀螺仪和电子陀螺仪。
激光陀螺仪的应用领域多样，包括导航仪器、航天卫星、惯性导航系统等。
2. 激光陀螺仪市场需求激光陀螺仪在现代工业和军事装备中的需求不断增长。
其高精度、稳定性和可靠性使其成为许多应用领域的首选。
特别是在航天、航海和导航领域，激光陀螺仪已经取代了传统的陀螺仪技术。
此外，工业自动化和无人驾驶技术的发展也进一步推动了激光陀螺仪市场的需求。
3. 激光陀螺仪技术进展随着科技的不断创新，激光陀螺仪的技术也在不断进步。
目前，激光陀螺仪已经实现了更高的测量精度和更小的体积。
微纳光学技术的发展使得激光陀螺仪可以实现更高的灵敏度和更快的响应速度。
同时，激光陀螺仪的自动化生产技术也在不断提高，降低了生产成本，进一步推动了市场的发展。
4. 激光陀螺仪市场竞争态势当前，激光陀螺仪市场竞争激烈。
众多厂商涌入市场，推出各种各样的产品。
其中，国际知名企业和一些创新型企业在市场上占据重要地位。
这些企业通过不断研发新技术和产品来提高竞争力。
此外，一些新兴国家的企业也逐渐崛起，对市场格局产生了一定的冲击。
随着市场的不断扩大，竞争将更加激烈。
5. 激光陀螺仪市场前景激光陀螺仪市场的前景广阔。
随着科技的进步，对高精度、高稳定性的惯性传感器的需求将越来越大。
激光陀螺仪作为其中的一种重要技术手段，将在航天、航海、导航、工业自动化等领域得到广泛应用。
同时，激光陀螺仪在无人驾驶车辆、虚拟现实、增强现实等新兴领域的发展也将带来新的机遇。
结论总之，激光陀螺仪市场正处于快速发展阶段。
高精度、高稳定性的激光陀螺仪在航天、航海、导航、工业自动化等领域的应用前景广阔。
光纤陀螺仪及其应用引言光纤陀螺仪是一种基于光纤技术制造的高精度陀螺仪，具有广阔的应用前景。
它在现代科技领域，如测量速长、角速度、导航系统、机器人控制等方面发挥着越来越重要的作用。
本文将详细介绍光纤陀螺仪的基本原理及在各领域的应用，并展望其未来发展。
光纤陀螺仪的基本原理光纤陀螺仪主要利用光的干涉原理来测量角速度。
在光纤陀螺仪中，激光束被分成两路，分别沿不同的路径传输，然后再合并。
当光纤环路中存在角速度时，两路光束的相位差会发生变化，通过测量相位差即可计算出角速度。
关键技术包括光捕捉、光路传输及数字信号处理等。
光纤陀螺仪的应用领域1、测量速长：光纤陀螺仪可以用于测量物体的速度和长度。
通过测量物体在不同位置的速度，结合光纤陀螺仪的高精度测角技术，可以计算出物体的长度。
2、角速度：光纤陀螺仪在军事、航空航天、无人驾驶等领域中被广泛应用于测量角速度。
例如，在导弹制导、无人机飞行控制、车船驾驶等场景中，需要精确的角速度信息来确保精确打击或安全行驶。
3、导航系统：光纤陀螺仪是惯性导航系统中的重要组成部分。
在卫星导航系统中，光纤陀螺仪可以提供高精度的角速度和加速度信息，与卫星信号相结合，实现更加精确的导航。
4、机器人控制：在机器人控制领域，光纤陀螺仪可以用于监测机器人的姿态和角速度，以确保机器人的精确动作和稳定运行。
特别是在一些恶劣环境（如高温、低温、强电磁场等）中，光纤陀螺仪更是具有其他类型陀螺仪无法比拟的优势。
光纤陀螺仪的未来展望随着科技的不断发展，光纤陀螺仪的技术也在不断进步。
未来，光纤陀螺仪将朝着更高精度、更小体积、更低成本、更高可靠性方向发展。
同时，随着5G、物联网、人工智能等技术的快速发展，光纤陀螺仪的应用场景也将越来越广泛。
市场潜力巨大，为光纤陀螺仪的发展带来了更多的机会和挑战。
结论光纤陀螺仪作为一种重要的传感器，在测量速长、角速度、导航系统、机器人控制等领域中具有广泛的应用。
本文详细介绍了光纤陀螺仪的基本原理及在各领域的应用，并展望了其未来的发展。
光纤陀螺产业发展趋势光纤陀螺作为精密测量和导航领域的重要装置，具有高精度、高灵敏度和高稳定性等优点，在军事、航空航天、航海、汽车等领域有着广泛的应用。
近年来，随着科技的发展和市场需求的增加，光纤陀螺产业呈现出快速发展的趋势。
本文将从技术创新、市场需求和应用拓展等方面分析光纤陀螺产业的发展趋势。
一、技术创新是光纤陀螺产业发展的重要推动力量技术创新是光纤陀螺产业发展的重要推动力量。
光纤陀螺的核心技术是利用光纤传感器测量光波在光纤中的传播时间差异，通过计算得到旋转角速度的信息。
随着光纤技术、光电子技术和微机电系统（MEMS）技术的不断发展，光纤陀螺在精度、稳定性和体积等方面得到了不断的提升。
目前，光纤陀螺的精度已经达到了0.01°/h的水平，稳定性达到了0.1°/h。
此外，光纤陀螺的体积也逐渐减小，从传统的仪器设备到如今的微型和纳米尺寸，为其在更多领域的应用提供了可能。
在技术创新方面，光纤陀螺的发展主要包括以下几个方面：1. 纤芯材料的研究和应用：纤芯材料是光纤陀螺的重要部分，直接影响到其传感器的性能。
目前，光纤陀螺主要采用的纤芯材料有硅酸盐光纤、石英光纤和光子晶体光纤等。
未来的发展中，还需要进一步研究新型的纤芯材料，并通过设计新的光纤结构来进一步提高光纤陀螺的灵敏度和精度。
2. 传感器结构的创新：传统的光纤陀螺主要采用的是开环结构，即通过比较光波传播的时间差异来测量旋转角速度。
近年来，闭环结构的光纤陀螺也开始得到越来越多的关注。
闭环结构通过引入光电调制器和反馈控制系统，可以实现对光纤陀螺的自动校正和误差补偿，提高其测量精度和稳定性。
3. 集成化和微型化：随着MEMS技术的发展，光纤陀螺逐渐实现了集成化和微型化的发展。
目前，光纤陀螺已经实现了芯片级集成，通过利用微纳加工技术将光纤陀螺的光源、探测器和处理电路等集成在同一芯片上，大大减小了体积和重量。
未来的发展中，光纤陀螺有望进一步实现纳米尺寸的微型化，为其在无人机、机器人和手持设备等领域的应用提供可能。
干涉式闭环光纤陀螺控制技术的发展概况摘要：控制技术是干涉式闭环光纤陀螺的核心技术之一，本文简述了闭环光纤陀螺在动态和随机模型、控制方案以及在控制、检测及信号处理方面的新技术研究方面的进展情况，并给出了闭环光纤陀螺的动态控制模型和传递函数；详述了锯齿波调制、三角波调制、二态方波调制及四态调制等多种陀螺调制控制方案，并对各种方案进行了对比。
关键词：干涉式闭环光纤陀螺，控制模型，传递函数，调制方案1干涉式闭环光纤陀螺原理及发展干涉式闭环光纤陀螺的简单原理框图所示，光源、耦合器、Y波导、光纤环和探测器构成了干涉式闭环光纤陀螺的光路部分，实现光信号的干涉与检测，光电探测器探测到的光纤环转换成电信号之后通过后续运放、模数转换器以及时序控制和处理器(一般为FPGA)，数模转换器等实现陀螺的信号解调、运算、调制信号和相位偏置信号产生、陀螺转速解算及输出等功能。
除了陀螺的5大光学器件以外，后面的几种电子器件以及相应的调制解调及控制算法构成了干涉式闭环光纤陀螺的控制结构。
光纤陀螺基于sagnac原理[1,2]，简单而言，从任意点发出的两束沿相反方向传播的光，绕回路传输一周返回该点时会叠加产生干涉现象，若闭合光回路相对惯性空间沿某一方向旋转，则两束光波的相位差将随之产生相应的变化，通过解调此相位差便可得知陀螺的旋转角速率。
闭环反馈控制方案的原理是将光纤陀螺解调出的角速率输入到反馈回路，利用数字反馈控制的方法使反馈相移补偿陀螺敏感角速率引起的相位差，这时输入相移为Sagnac相移、反馈相移、相位偏置相移之和。
在π/2偏置工作点附近，能让光纤陀螺输出光强与Sagnac相移函数工作在灵敏度较高的位置上。
而从前面的分析可知闭环反馈控制和相位偏置是数字闭环光纤陀螺系统中的关键环节。
光纤陀螺的研究开始于20世纪70年代，关于系统的动态模型、随机模型、控制方案和检测带宽等相关技术的研究和发展直到今天都没有停止。
2 闭环控制系统动态模型建立Michael S. Bielas对如何建立闭环光纤陀螺控制模型进行了详细的分析，其建立的闭环检测和控制的模型框图。
在该模型中，当有一个转速从左侧输入时，会由于sagnac效应产生一个对应于转速的相移，光强干涉信号为一个余弦信号，通过与陀螺特征频率相应的偏置调制信号可以通过光电探测器产生可用于解调的模拟电信号，电信号经过放大和模数转换转换为数字信号，该信号被解调及数字积分，之后以一定的比例系数叠加到反馈阶梯波上，通过数模转换器叠加在Y波导上对sagnac相移进行补偿，使陀螺恢复到零相位状态。
由于非线性传递函数，图2的动态模型是非线性的。
非线性要素包括光电探测器的输入和输出的余弦关系，模数转换器的量化误差等。
这样的非线性系统对于系统仿真是非常困难的。
将该非线性模型进行简化并建立线性动态控制模型，数字闭环干涉式光纤陀螺可以看成是一个采点和控制系统，系统的行为可以被描述为离散传递函数。
在系统的前向通道，光电探测器和运算放大器的带宽比系统带宽大，它们可以用比例系数K1表示。
模数转换器和解调器可以看成是比例系数K2和单位延迟Z-1的乘积。
数字相位阶梯波可以用数字积分器代表，可以写成1/(1-z-1)。
Y波导相位调制是差分过程，可以表示为K3(1-z-1)，K3为常数。
数模转换器、放大器和环路延迟可以分别表示为比例系数K4和延迟z-k的乘积。
线性化的动态控制模型如图2所示。
图2闭环光纤陀螺线性化动态控制模型通过推导可以建立闭环系统的传递函数,如公式（1）所示：(1)传递函数误差可以表示为公式(2)：（2）闭环光纤陀螺的动态控制模型和传递函数的建立对陀螺控制技术的发展至关重要，采用动态控制模型和传递函数可以建立系统仿真模型并指导陀螺的设计工作。
Li Xingshan[4]等人指出，为了提高干涉型光纤陀螺的精度，增长光纤环的长度或者加大光纤环直径是最直接的方法，但是这也带来了一些缺点，比如降低陀螺动态范围，降低带宽等。
通过更高的频率阶次的调制信号以及在闭环控制系统中引入史密斯估计器可以解决以上问题，Li Xingshan等设计的带史密斯估计器的三阶频率调制闭环控制系统。
Li Xingshan等人利用图4系统进行了仿真，分别对本征频率调制的闭环光纤陀螺（G1C）、三倍频调制的闭环光纤陀螺（G2C）以及三倍频带史密斯估计器的闭环光纤陀螺（G3C）的阶跃响应进行仿真，可见通过加入史密斯估计器的高阶陀螺控制系统可以提高系统的动态性能，同时实验结果表明改善的控制系统可以提高陀螺的精度。
3 闭环光纤陀螺调制控制方案介绍前面已经描述闭环反馈控制方案的基本原理，是通过相位偏置技术给回路中沿正、反方向传输的两束光引入另外一个偏置相位，使其工作在响应灵敏度最大的点上，下面分别对光纤陀螺的调制技术和调制方案的设计与实现进行说明。
(1)模拟锯齿波调制在这种方案中，在调制器上施加一个斜率可变的模拟锯齿波，该锯齿波产生的非互易性相移用来抵消旋转引起的萨克奈克效应，从而将工作点控制在零位附近。
图7(a)是模拟锯齿波对正反两束光波产生的相移的波形图，由于无限升高的锯齿波是不能实现的，所以利用探测器响应的周期性，锯齿波以2π为复位周期完全可以达到无限上升的锯齿波相同的效果。
图3(b)为正反两束光波产生的非互易性相移，可见在非复位周期内相位差为kτ，可以通过调节k使得这个反馈相移等于旋转引起的萨克奈克相移。
图3模拟锯齿波调制示意图(2)三角波调制调制相比于模拟锯齿波调制，三角波调制方案不需要周期性复位。
在这种方案中，三角波的周期是定值，其负斜率与正斜率的持续时间分别为T1和T2。
当陀螺静止时，在三角波的作用下调制器对正反两个方向传播的光波的相位调制如图8(a)上部分，此时T1：T2=1：1，且此时产生的非互易性相移如图8(a)下部，是一个在±π/2之间跳变的梯形波，这样在±π/2之间交变的波形可以提高探测器的灵敏度并且能够实现转速方向的识别。
当陀螺转动时，旋转引起的萨克奈克相移与梯形波引起的非互易性相移相叠加，使陀螺工作点从零点移动，如图4（b）。
此时，检测电路可以检测到在三角波正负斜率两个区间内的干涉光强是不同的了，利用两个区间干涉光强的差值作为控制信号，去调节三角波T1：T2的值。
经过反馈调节的三角波上部，可以看出这时三角波对正反两个方向传播的光波的相位调制不再是±π/2之间跳变的梯形波，此时的梯形波幅值和周期都发生了变化，正好补偿了由于转动产生的sagnac相移。
图4三角波调制示意图(3)二态方波与阶梯波调制]二态方波与阶梯波调制是一种全数字化的调制方式，在闭环光纤陀螺的设计中普遍选用这种调制方式。
其中二态方波的原理如图9，其作用是改变工作点，使得光纤陀螺获得最大的灵敏度。
为了使反馈控制后的相位差为0，可以对调制器施加一个如图5(a)的数字阶梯波：阶梯波是由宽度为光纤环渡越时间τ、高度为△φfb的相位台阶构成。
△φfb大小与旋转产生的sagnac相移△φs相同，符号相反。
由于光纤陀螺探测器响应是相位差的余弦函数，所以采用数字阶梯波复位技术实际上是达到了无限升高的阶梯波一样的效果。
当然，实际应用中由于复位不准确还是会引入一定误差。
图5二态方波与阶梯波调制示意图(4)四态方波调制[8]在方波调制中，施加在调制器上的调制信号为以τ为周期、π/2与0之间跳变的方波信号。
类似的，在四态方波中，施加在调制器上的调制信号是以2τ为周期在π+φ、π-φ、-（π+φ）、-（π-φ）四个状态之间跳变的方波信号（如图6）。
在方波调制中，由于低转速下复位时间长，从而Y波导半波电压的波动会对光纤陀螺标度因数产生较大的影响。
在四态方波调制中，可以大大减小半波电压波动对光纤陀螺性能的影响。
图6四态方波调制示意图(5)几种调制方法对比在以上列出的光纤陀螺四种调制方法中，模拟锯齿波调制是光纤陀螺研制早期应用的一种闭环控制方案，在理论分析中的锯齿波的回扫时间为零，这在应用中是不可能实现的。
三角波调制方案的实际应用中使用了较多的模拟电子器件，并且信号处理电路相对复杂，三角波的周期T一般都远大于光纤环渡越时间τ，相比于数字方案速度慢了很多，所以，这种调制方式并不具有明显的优势。
目前国内外光纤陀螺常用的调制方式为二态方波调制和四态方波调制，从控制逻辑设计而言，二态方波调制方法比四态方波调制方法简单，但是从实现效果而言，优势在于可以在转速小、温度波动大的工作环境下快速调整2π电压，尤其在零转速附近的优势最为明显。
除了以上介绍的调制方案以外，今年来在光纤陀螺的调制技术上还出现一些新方法，例如Li Xuyou, Zhang Yong等人提出的闭环光纤陀螺五点调制方法[9]，可以减小方波调制造成的信号交叉串扰；周一览提出了在光纤陀螺寻北中应用的过调制技术[10]，通过选择最佳调制相位对光纤陀螺的信噪比进行优化，可以有效降低光纤陀螺的随机游走系数。
4 结语本文首先介绍了干涉式闭环光纤陀螺的原理，简述了闭环光纤陀螺在动态和随机模型的研究方面、在控制方案的研究方面以及在控制、检测及信号处理方面的新技术研究方面的进展情况。
接着，文章详述了的动态控制模型，以及以此衍生的线性动态控制模型，建立了闭环光纤陀螺的传递函数，并介绍了几项利用动态控制模型优化陀螺设计的实例。
另外，文章介绍了光纤陀螺的锯齿波调制、三角波调制、二态方波调制及四态调制等多种调制控制方案，对各种调制方案进行了简要对比，并列举了两种新型调制控制方案的应用，为干涉式闭环光纤陀螺控制方法研究奠定了基础。
参考文献[1]张桂才. 光纤陀螺原理与技术[M]. 国防工业出版社，2008：46-49页.[2]周一览过调制技术在光纤陀螺寻北中的应用[J].浙江大学学报（工学版）.2015,49（9）：1817-1820。
