光纤陀螺寻北仪航向效应误差分析和补偿

固定式光纤陀螺中误差源分析与处理固定式光纤陀螺是一种惯性导航系统中常用的传感器，其采用激光自旋干涉技术实现角速度测量。

然而，由于存在多种误差源，固定式光纤陀螺在实际应用中可能会带来一定的误差。

因此，对误差源进行深入的分析和处理显得尤为重要。

一、主要误差源1.1 安装误差安装误差是指固定式光纤陀螺在安装时姿态不准确，导致传感器所测得的角速度存在偏差。

这种误差源较为常见，即使安装时精度很高，也难以完全避免。

1.2 外界干扰在使用光纤陀螺时，经常会受到外界干扰，比如机械震动、电磁辐射等，这些干扰会导致光纤陀螺的测量结果不准确。

因此，在安装时应尽量避免陀螺暴露在外部环境中，以减少干扰的影响。

1.3 传输误差光纤陀螺在传输信号的过程中，由于光纤耦合器和线路的影响，会拓宽光束和时间脉冲，从而影响陀螺的精度。

因此，在选择光纤耦合器和线路时需要考虑其对光纤陀螺传输信号的影响。

1.4 热漂移误差光纤陀螺在工作时，会受到环境温度的影响，造成光纤陀螺的灵敏度发生变化，从而导致误差。

为了避免该误差，需要进行温度补偿。

1.5 光源稳定性误差光源的稳定性是影响光纤陀螺测量精度的重要因素，光源发出的光强与波长均会发生变化，这些变化会对光纤陀螺的测量结果产生很大影响。

这种误差可以通过校准光纤陀螺来进行补偿。

二、误差处理措施2.1 技术手段针对固定式光纤陀螺误差源的多样性，可以采用多种技术手段来处理误差。

比如，采用复合材料硬化技术来提升陀螺的机械刚度，减少机械振动引起的误差；选择高灵敏度的光功率控制器，保证光源的稳定性；对光纤陀螺进行有源温度补偿，减少热漂移误差等。

2.2 数据处理利用数据处理算法可以进一步减小光纤陀螺的误差。

比如，误差补偿算法能够跟进测量误差随时间变化的规律，对误差逐步进行精准的补偿，提高系统测量精度。

同时，通过自适应滤波算法，可以对数据进行滤波处理，抑制系统噪声，减弱干扰，提升测量数据的稳定性。

三、结语固定式光纤陀螺的误差源分析和处理旨在提高光纤陀螺的测量精度，满足各种应用场景的需求。

动态环境下光纤陀螺误差辨识与补偿技术张峰;黄继勋;王颂邦【摘要】为了提高光纤陀螺在高动态环境下的测量精度,需要精确地辨识角加速度信息以便有效地补偿.针对直接对陀螺的角速度信息微分处理后得到角加速度的方法误差较大的问题,提出了将微分后的角加速度信息分为线性和非线性两个部分,其中线性部分采用Savitzky-golay最小二乘拟合,而非线性部分则采用RBF神经网络技术进行拟合.上述处理方法能更真实地反映实际物理过程,具有较强的自适应性和较好的拟合效果.通过试验验证,证明了该方法的有效性和准确性,提高了角加速度辨识精度,比直接微分的方法测量精度提高二个数量级,有效地补偿了陀螺仪在高动态环境下的测量精度.%To improve the precision of fiber optic gyroscope (FOG) in high dynamic environment,the angular acceleration must be accurately identified to make effective compensation.In view that the FOG angular acceleration obtained by direct differentially processing the FOG angle velocity information has relatively large errors,the angular acceleration information is divided into the linear part and the nonlinear part.The linear part uses savitzky-golay algorithm to carry out least square fitting,while the nonlinear part uses RBF neural network (RBF NN) method to carry out fitting.This method has more strong adaptability and has better fitting effect because it can more truly reflect the real physicalprocess.Finally,simulations are made to test and compensate the measurement errors of FOG angular velocity under high dynamic environment,which verifies that the algorithm is correct and effective,and the identification accuracy of the angular acceleration is improved by twoorders of magnitude than that of the direct differential method,showing that the proposed method can effectively compensate the FOG measurement errors under high dynamic environment.【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2016(024)006【总页数】5页(P775-779)【关键词】光纤陀螺;动态环境;角加速度;Savitzky-golay拟合;RBF神经网络【作者】张峰;黄继勋;王颂邦【作者单位】北京航天时代光电科技有限公司,北京100094;北京航天时代光电科技有限公司,北京100094;北京航天时代光电科技有限公司,北京100094【正文语种】中文【中图分类】U666.1光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速度敏感器[1]，具有体积小、重量轻，精度高，动态响应带宽高等优点，非常适合飞行器上应用。

光纤陀螺寻北仪四位置参数补偿算法
刘程
【期刊名称】《压电与声光》
【年(卷),期】2016(38)5
【摘要】传统四位置寻北方案中,认为对称位置上陀螺的零位、标度因数是固定值且无交叉耦合影响,这点严重制约倾斜下的寻北精度。

该文首先推导了倾斜下,四位
置寻北的数值计算方法,然后分别建立对称位置的误差模型,采用水平12位置法标
定误差模型中的的残余零位、标度因数和交叉耦合系数,利用补偿参数后得到两个
水平分量来参与寻北计算。

实验数据表明,在倾斜10°范围以内,传统寻北精度随倾
斜角度的增加而变差,达到0.2°,而采用该文提出的参数补偿法,依旧保持在0.1°以内。

【总页数】5页(P770-774)
【关键词】误差模型;参数补偿;四位置;寻北仪
【作者】刘程
【作者单位】中国电子科技集团公司第二十六研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN253
【相关文献】
1.光纤陀螺寻北仪的二位置寻北方案 [J], 蒋庆仙;马小辉;陈晓璧;冯玉才
2.对光纤陀螺寻北仪二位置寻北方案的改进 [J], 朱立峰;吴易明;陈良益;郭亮;吴文
明
3.光纤陀螺寻北仪四位置转位机构设计及其控制 [J], 李刚;黄勇;周静梅;曾辉;李世红
4.速率光纤陀螺寻北仪倾斜补偿算法研究 [J], 郭喜庆;魏静;王刚;刘伟;韩晓泉
5.光纤陀螺寻北仪多位置寻北误差分析 [J], 王立冬;王夏霄;张春熹
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光纤陀螺磁场误差机理分析与抑制措一、光纤陀螺磁场误差机理分析光纤陀螺技术是在惯性导航等领域内应用的重要技术手段，其原理是利用“古典力学中发现的营里巴尔定理”，即在任意自由转动的物体上受到外力矩时，物体自身动量矢量的方向和大小随时间而不改变。

该技术主要应用于高精度航空导航、飞行控制、姿态稳定等领域。

但是，由于地球磁场对陀螺仪的影响，加上外界其他因素的干扰，会引起光纤陀螺的磁场误差，导致精度下降。

因此，对于理解和解决光纤陀螺的磁场误差问题非常重要。

磁场误差主要包括以下两个方面：1. 外磁场（地磁场）对惯性测量装置的影响由于陀螺仪的敏感轴与地球磁场夹角在0°~90°之间，因此地球磁场会通过布放器和光纤陀螺的外壳造成磁场干扰，进而引起磁场误差。

研究表明，地磁场的影响对光纤陀螺的误差最大值可达2000°/h，因此对地磁场进行有效抑制至关重要。

2. 内磁场（材料磁性）对光纤陀螺的影响内磁场，也称为材料磁性，是指由于材料的特殊物理性质产生的磁场，如铁磁性、锰酸盐体磁性等。

材料的内磁场会影响光纤陀螺的灵敏度和零漂，从而影响其测量精度。

因此，在设计光纤陀螺时，需要避免使用具有大内磁场的材料，或采取必要的磁屏蔽措施，降低或消除材料的内磁场对光纤陀螺的干扰。

二、光纤陀螺磁场误差抑制措施为了降低或消除光纤陀螺的磁场误差，可以从以下几个方面入手：1. 地磁场抑制对于地磁干扰，可以采用高透磁材料制作光纤陀螺壳体和偏转器，形成磁屏蔽罩，以有效隔绝地磁场的影响。

也可以采用弱磁场陀螺技术，通过设置磁场补偿装置，在空间中产生符合设定要求的磁场，消除地磁场的影响，提高光纤陀螺的精度。

2. 内磁场抑制为避免材料内磁场的影响，可以采用非磁性材料制作光纤陀螺的关键部件，如光纤陀螺仪芯体、光纤轴承等。

同时，通过对光纤陀螺的组装方式进行优化设计，降低光纤陀螺的内磁场。

3. 技术创新在实践中，人们还在探索一些新的抑制光纤陀螺磁场误差的方法。

惯性导航技术中的陀螺仪原理与误差补偿惯性导航技术是一种常见的导航方式，它通过测量物体在空间中的加速度和角速度，从而确定物体的位置和方向。

在惯性导航中，陀螺仪是一个关键的设备，用于测量物体的角速度。

本文将探讨陀螺仪的原理以及在惯性导航中的误差补偿。

陀螺仪是一种利用物体的陀螺效应进行测量的仪器。

陀螺效应是指在物体自转时会出现的一种现象，这种现象可以借助陀螺仪进行测量。

陀螺仪通常由一个旋转的转子和感测器组成，转子的旋转轴与物体的旋转轴平行。

当转子自身旋转时，会产生一个稳定的旋转轴，这个旋转轴可以用来测量物体的角速度。

陀螺仪工作的原理很简单。

当物体发生旋转时，陀螺仪感测到的角速度与物体旋转的角速度相同。

这是因为陀螺仪中的旋转转子会受到物体的角速度的影响而产生偏转，感测器则会测量到这个偏转的角速度。

通过测量这个角速度，可以确定物体的旋转方向和角速度大小。

然而，陀螺仪在实际使用中存在着一些误差。

其中最主要的误差是漂移误差。

漂移误差是指在没有旋转的情况下，陀螺仪仍然会测量到一个非零的角速度。

这种误差是由于陀螺仪内部的一些因素导致的，比如传感器的非线性、噪声和温度变化等。

漂移误差会导致惯性导航系统的误差累积，进而影响到导航的准确性。

为了解决陀螺仪误差的问题，研究人员提出了一系列的误差补偿方法。

其中一种常用的方法是基于卡尔曼滤波算法的误差补偿。

卡尔曼滤波算法是一种利用状态估计的方法来预测和校正误差的算法。

在陀螺仪误差补偿中，卡尔曼滤波算法可以利用惯性测量单元（IMU）的其他传感器数据，比如加速度计和磁力计的数据，来对陀螺仪的测量结果进行校正。

另一种常见的陀螺仪误差补偿方法是基于零偏校正。

零偏是陀螺仪中的一种系统误差，它会导致测量结果的偏离真实值。

通过对陀螺仪进行定期的零偏校正，可以使陀螺仪的测量结果更加准确。

零偏校正可以通过多种方式进行，比如利用静态校准和动态校准方法。

静态校准是在不进行运动的情况下校正陀螺仪，而动态校准则是在物体运动时进行校正。

光纤陀螺寻北实验报告实验名称：光纤陀螺寻北实验报告作者：XXX一、实验目的1. 掌握光纤陀螺的基本工作原理和寻北技术；2. 学习光纤陀螺的使用方法；3. 实际操作光纤陀螺进行寻北实验。

二、实验原理光纤陀螺是利用慢光效应在光纤中传播的光束转化出的旋转角速度作为测量物体角速度的基本原理，其主要组成部分包括光纤、光栅、激光、检测部分等。

光纤陀螺是以激光器发出的单频激光束为源，通过一系列的光学元件绕光路封闭，同时沿光路激励模式频率的入射光束及其对应的衰减电流不断改变，形成旋转角速度敏感的激励信号，再通过检测元件检出相应的干涉信号，便测出了物体相对外界空间旋转角速度。

光纤陀螺的寻北技术主要是利用地球自转的方式实现的，由于地球自转角速度是一个恒定值，通过在光纤陀螺的工作方式中引入一个感知地球自转的工作方式，就可以实现光纤陀螺的寻北。

三、实验步骤1. 设置光纤陀螺的运转模式；2. 将光纤陀螺放置在水平面上，调整水平，注意不要装上光纤陀螺；3. 将光纤陀螺安装在架台上，注意不要松动，并连接相应的电缆；4. 开始进行寻北实验：在实验过程中，注意观察光纤陀螺的倾角和自转角，如果发现不在参考轴上将光栅角度调整至零位置；5. 结束实验后关闭光纤陀螺设置。

四、实验结果及分析通过实验，我们成功地进行了光纤陀螺的寻北实验，得到了光纤陀螺在地球自转的情况下的旋转角速度，将实验结果与地球自转的理论值进行比较，误差相对较小，证明了光纤陀螺的寻北技术能够准确地测量物体旋转角速度。

五、实验结论通过本次实验，我们掌握了光纤陀螺的基本工作原理和寻北技术，学习了光纤陀螺的使用方法，实验结果表明光纤陀螺的寻北技术能够准确地测量物体旋转角速度，在航空、导航等领域有着广泛的应用前景。