硕士论文光纤陀螺视线稳定系统的设计与工程实现_第3章光纤陀螺

第 三 章 光 纤 陀 螺 温 漂 补 偿3.1 光 纤 陀 螺 性 能 指 标光纤陀螺是FOGSS 的关键性元件。它的精度最终决定了系统能做到的最好性能。因此，对光纤陀螺仪作细致的误差处理是很有必要的。FOG在静止状态下，其输出可以看作是一个噪声信号和一个缓慢变化的均值（零漂）信号的叠加，并且受温度和初始启动条件的影响极大。但是光纤陀螺的温度特性不是没有规律的，通过一定的补偿算法，可以大大提高其性能，从而达到应用要求。其他性能指标有：标度因子的线性度和稳定性。这两个指标在捷联稳定装置中会影响FOG的测量时的精度，一般来说，对于中低精度的光纤陀螺，这两项指标是很难提高的，所以稳定装置中较常用的稳定配置方式还是平台式稳定。对于平台式稳定，它对陀螺的基本要求就是在陀螺零转速信号的工作特性好，对标度因子没有什么苛刻的要求。分析光纤陀螺性能的主要工具是谱密度方法和Allan 方差法[14][15][16] 。以下是光纤陀螺主要指标的简单描述，为后面温漂补偿前后陀螺性能提供一个比较的依据。1 ．零偏零偏指的是在温度恒定、陀螺相对惯性系静止情况下，陀螺残余信号中的直流重量。实际上，零偏不是恒定的，它还受温度和其他因素（如强磁场）的影响。由于环境温度的随机变化，使得零偏也是一个慢变的随机过程，反应的是陀螺长期的漂移特性，单位。其计算近似可以表示为 （3 －1 ）式中：陀螺静止时输出量的平均值。：陀螺的标度因子bit/°/h。由反应零偏变化所派生出来的指标有a)零偏稳定性(bias stability)这一项指标反应的是陀螺静止时输出的波动幅度。 （3 －2 ）n 为采样次数，为陀螺静止时的输出量。 b) 零偏重复性(bias repeatability)：°/h （3 －3 ）式中Q ：重复测试的次数；：第i 次测试的零偏；：零偏平均值。 c) 零偏温度灵敏度(bias temperature sensitivity)：°/h/℃ （3 －4 ）式中：第i 个测试温度点陀螺的零偏；：第i 个测试温度点的温度值；2 ．角随机游走（ARW ）为光纤陀螺的带限白噪声。一般来说，光纤陀螺的输出信号中，这种噪声的功率谱密度在陀螺工作带宽可以认为是常值。角随机游走可以用单位带宽输出角速率的方差的平方根（单位带宽的噪声方差的平方根）来衡量，单位为或。即 （3 －5 ）其中，ARW 与RMS分别为角随机游走系数和陀螺输出带限白噪声信号均方差，W为陀螺带宽。该项噪声的时间平均值与积分时间的平方根成反比，而按时间积分造成的角度漂移...