为了有效地抑制光纤陀螺的零偏和随机漂移,进一-步提高光纤陀螺寻北系统的精度和性能,研究并实现了基于连续旋转寻北方案的光纤陀螺寻北系统。提出了2种计算光纤陀螺敏感轴初始位置与真北方向夹角的寻北算法.并分别进行了讨论和分析。采用零偏稳定性为0.05°/h的闭环光纤陀螺进行寻北实验,在对采集到的光纤陀螺输出信号进行低通滤波处理后,分别使用2种算法解算寻北结果。实验结果表明.连续旋转方案的性能与旋转速率有关.提高转台的旋转速率虽然能有效地提高寻北速度.但同时会降低寻北精度;提出的2种算法都能有效实现快速、高精度地寻北;在不同初始位置上,当转台旋转速度为49/s时,2种算法所需的寻北时间为90s,算法1的寻北精度优于0.051° .算法2寻北精度优于0. 046°。
陀螺寻北仪可以为许多陆基设备提供方位基准,在武器瞞准、地面机动车辆导航、隧道建设等国防和民用领城都有重要用途。传统的机械陀螺仪定位精度较高,但体积大、结构复杂且价格昂贵,在性价比和寿命方面受到较大制约。光纤陀螺是基于萨格奈克效应的新型全固态光学陀螺仪,它没有机械运动部件.工作不受位置和天气的影响,且具有体积小。灵敏度高、启动时间短.耐冲击、寿命长、动态范围宽,功耗低等诸多优点,它的应用将使惯性定向或导航系统更具吸引力"。光纤陀螺在定向系统中的一个重要应用是捷联寻北仪.基于光纤陀螺的寻北仪固联于被测载体上,能够在较短的时间内以较高的精度测量出载体参考方向相对于地理真北方向的夹角。
光纤陀螺寻北仪通常采用的方案是基于旋转定点测量的静态方案.包括二位置方案、四位置方案和多位置方案等。这些方案的基本思想是利用水平转台,使光纤陀螺的敏感轴在水平面内转动固定的角度,保持光纤陀螺静止并采集输出信号,通过2个多个对称位置的输出抵清陀螺零偏。再调用相应的寻北算法解算出寻北结果。在光纤陀螺寻北仪中,光纤陀螺自身的零偏和随机漂移对寻北仪的性能有很大影响.为此.相关领域的专家和学者提出了各种方法来提高寻北精度。
与传统的静态寻北方案相比,基于连续旋转的动态寻北方案能够通过连续的恒速旋转使陀螺信号受到周期性调制,有效地抑制光纤陀螺的零偏和随机漂移,提高寻北精度,缩短寻北时间。本文在对光纤陀螺连续旋转寻北系统的结构组成和光纤陀螺输出特性分析的基础上,提出了2种适用于连续旋转寻北方案的寻北算法.
对连续旋转方案采集到的位置信息和光纤陀螺输出.常用的处理方法是采用最小二乘估计 ,从而得到初始方位角,其算法思想与静态多位置方案的寻北算法相同。本文提出2种不同的算法来处理采集到的数据,更方便、精确地得到寻北结果。
连续旋转寻北方案有效地抑制光纤陀螺的零偏和随机漂移,提高寻北精度,缩短寻北时间。本文在对光纤陀螺连续旋转寻北系统的结构和光纤陀螺输出特性分析的基础上,提出了2种适用于连续旋转寻北方案的寻北解算算法,并分别进行了分析和仿真。采用-一个零偏稳定性为0. 05%/h的闭环光纤陀螺进行寻北实验,在对采集到的光纤陀螺输出信号进行低通滤波后,使用2种算法分别解算寻北结果。实验结果表明,算法1和算法2都能有效实现快速、高精度地寻北,且寻北结果的精度与转台的转速大体成反比。为了保证算法的有效性,转台的转速必须为能够整除360的整数值。提高转台的旋转速率虽然能有效地提高寻北速度,但同时会降低寻北精度。因此,在连续旋转方案在应用过程中,需要综合考虑,合理选择旋转速率。当转台旋转速度为49/s时,2种算法所需的寻北时间为90 s,在不同初始位置上,算法1的寻北精度优于0.051°,算法2的寻北精度优于0.046*,算法2的性能总体上稍优于算法1,但算法2在实现过程中多加了一个低通滤波器,其算法实现过程不如算法1简单。在实际应用中,可根据系统要求选择合适的解算方法。
上一条: 激光陀螺快速寻北仪
下一条: 什么是光纤陀螺寻北仪?它有什么优势?
相关行业知识
- MEMS惯性测量单元浅谈加速度计
- 定位定向系统简述组合导航
- 激光陀螺仪与光纤陀螺寻北仪区别
- 如何正确分辨MEMS加速度计与MEMS陀螺仪?
- 光纤陀螺寻北仪浅谈组合导航松散组合结构设计
- 光纤陀螺寻北仪与光纤陀螺钻孔测斜仪
- 光纤陀螺寻北仪——小陀螺的科技革命
- MEMS IMU的广泛应用
- 光纤陀螺寻北仪原理和应用
- 如何挑选光纤陀螺寻北仪?
- 激光陀螺快速寻北仪
- 光纤陀螺寻北仪的二位置寻北
- 光纤陀螺寻北仪多位置寻北误差分析
- 单轴光纤陀螺寻北仪
- 光纤陀螺测斜仪的关键技术是什么?
- 光纤陀螺测斜仪的原理是什么?国内发展现状如何?
- 光纤陀螺测斜仪原理
- 光纤陀螺测斜仪滤波方法与Allan方差分析
- 光纤陀螺测斜仪Allan 方差的时域分析是什么?
- 光纤陀螺测斜仪Allan 方差的时域分析是什么?