书书书
第
31
卷
第
11
期
光
学
学
报
Vol.31
,
No.11
2011
年
11
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
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2011
机抖激光陀螺锁区补偿的理论研究
樊振方
罗
晖
卢广锋
胡绍民
(国防科学技术大学光电学院,湖南 长沙
410073
)
摘要
二频机抖陀螺具有较高的精度,但在每个抖动周期需要两次通过锁区,会 丢 失 部 分 信 息,从 而 带 来 了 过 锁 误
差。噪声注入只能将误差随机化,并不能从根本上 消 除 误 差。根 据 锁 区 方 程 阐 述 了 锁 区 对 机 抖 陀 螺 精 度 的 影 响。
对二频机抖陀螺的锁区补偿方案进 行 了 理 论 研 究。采 用 零 速 率 点 恒 加 速 近 似 得 到 了 过 锁 误 差 的 信 号 表 征 方 法。
数值分析表明该锁区补偿方法在各种外界输入转速下都是有效的。
关键词
测量;信号处理;激光陀螺;过锁误差补偿
中图分类号
TN212.14
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犃犗犛201131.1112006
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120.4640
;
140.3560
;
060.2800
收稿日期:
20110516
;收到修改稿日期:
20110613
基金项目:新世纪优秀人才支持计划资助课题。
作者简介:樊振方(
1984
—),男,博士研究生,主要从事高精度激光陀螺信号处理方面的研究。
Email
:
nudtfz
j
@
126.com
导师简介:罗
晖(
1970
—),男,教授,博士生导师,主要从事激光陀螺及其应用等方面的研究。
Email
:
luohui.luo
@
163.com
1
引
言
激光陀螺是惯性导航等应用中的基础元件。当
基本工 艺 成 熟 后,激 光 陀 螺 正 在 朝 高 精 度 方 向 发
展
[
1
~
3
]
。在激光陀 螺 中,由 于 背 向 散 射 和 非 均 匀 损
耗的存在,当输入转速低于某一阈值时,陀螺中的正
逆行光束会 产 生 同 步 现 象,即 闭 锁 现 象
[
4
~
9
]
。 低 于
这一阈值的工作区域称为锁区。为了消除锁区的影
响,必须采取偏频措施 才 能使 激 光陀 螺 有较 好 的工
作性能
[
10
,
11
]
。二 频 机 械 抖 动 激 光 陀 螺 具 有 温 度 性
能好、零位重复性好等许多优点,是精度较高的偏频
方案之一
,是目前应用最为广泛 的激光 陀螺
[
12
]
。它
去除了腔内元件,依靠 外界 小 振幅 高 频率 的 抖动 来
提供偏置
[
13
]
,但是缺点是陀螺在每个 抖动周 期需要
两次通过锁区,会丢失部分信息,从而带来了过锁误
差,这是二频机抖陀螺 在 高精 度 应用 中 所面 临 的最
大问题。
研究表明 在二频 机抖陀 螺中,采 用纯正 弦偏频
时会产生动态闭锁,即 当引 入 纯正 弦 偏频 时 在零 转
速附近输出 拍 频 信 号 仍 然 可 能 为 零
[
14
]
。 动 态 锁 区
在指北仪等应用中是一个较为严重的问题。为了消
除动态锁区较好的办法是向正弦抖动信号中注入随
机噪声与阶 梯 噪 声
[
15
]
。但 是 这 是 一 种 消 极 的 技 术
11120061