速率偏频激光陀螺寻北仪中转台测角周期性误差的影响分析

速率偏频激光陀螺寻北仪中转台测角周期性误差的影响分析 第 ,卷 , 第 ,期 国 防 科 技 大 学 学 报 , ,, ( , ( , ,, , ,( , , ,, ,, ～ ～ 生 旦 』 旦 些 ,, — , ,, ,), , , ,文章 编号 :, , ,, (, ,, — ,,—, 速 率偏 频 激光 陀螺 寻北 仪 中转 台测角周 期 性误 差 的影 响 分析 吴文启 ， 张 岩 ， 江明明 ( 湖南 长 沙 , ,, ) 国防科技 大学 机 电工程 与 自动化 学院， ,,, 摘 连续旋转式寻北 仪以其突出的性能成为当前 寻北 仪研究的热点 ， 要: 但关于转 台误 差对连续旋 转寻 研究 了转台测角周期 性误差 对寻北结 果 的影 北算法精度影响 的分析很少。针对 速率偏频 激光 陀螺寻北仪 ， 测角周期性误差的存在会导致寻北结果偏 离真实值 ， 响。理论分析 明， 必须对其 进行建模 和补偿 以提 高寻 北 精度 。对理论分析结果进行 了仿 真实 验和样机 寻北 实验验证 。 , 关键 词 : 寻北仪 ; 台测角周期性误差 ,率偏 频激 光陀螺 ; 转 , , ( 中 图分 类号 :,, , , 文献标识码 : , , , ,, , , , , , , ,, ,, , , , ,, ,,, ,’ , , , , , ,,。 , , , ,, ,,, , , , , , , ,, , , ,, , , , ,, , , ,, , , , ,, , ,, , , ,,, , , ,, , , , ,, , , ; ,, , , ,,, , , , , , , , ,, , — , , , ,, , ,， , , , ,？ ， ,, ,,,,,, ,, , ,, , ,, , ,, ,,, ,; , , ,, ,, , , ,,, , ,(, , ,,, , ;,, , ,,, ,, , , ,, , , , , , , ( ,,,, , ;,,, ,,,, ,,,, , , ,，, ,,, ,, , ,,, ,, , ,，, ,, ,,, , ， ,, ) ,, , , , , , ,, , ,, ,, , , , ; , , , , ,, , , , , , , , , , , ,, , , , , , , , , , , , ,, ; ( , , , ， , , , ,, , ;:, ,, , ， , , , , , , ,,, , , , , , , , , , ,; ,, ,, , ,, , , , ,,, , , , , , , ,, , , , ,, , , , ,, , , , , , , , , ,, ,,, , , , , , , , , ,, , , , , ,, , , , , , ,,,, ,; , , , ,,,, , ; , ,, , , ， , , ,,; , , , ,,,, , , , , ,,, ,, , ， , , , (, ,,, , , , , , ,, ,, , , ,, ,， ,, , , , , ,, , , , , , ,,, , , , , ,, , , ，, , ,,,, ,, , ,,,, ,, ,,,, ， , , , ,,, , , , , , , , , ,,, , ,, , ;, , , ,,, , (, , ,,,) , , ,; ,, , , ’ , ,, ,,, ,, ,, , ,,, ,,, ,,,, , , , , , ,, ,, , ,, , , , ,, ,,, , , , , ; , ,, ,, , ,,, (, ,, , ,, ,, , , ,, ,, , , ,, ,; , , , , , ;, , , ,, ,, , , ,, , , ,(, , ,, , , ,, , , , , ,,, , , ; , , , , ;, , ,,, ,, ,,, , , , , , , , ,, , , , , ,, , , , , , , , , ,, , ,; , , ,, , ,,, , , , , , , , , , , ,, , , ; , , , ,,, , , , ;, , , , , , ,, , , , , ,,, , ,, , , ,, ,,, , , , , ,, , , ; ,, , ,, , , , ,, , ,, , ,, , , , , , ,, , , (, , , 。, , , , ,, ,, , , , , ,, , , , , ,, , , , ,, , , , , , ,, , , , , ; , , ;, , ,, , , , ,, , ,, , , , , ,; , , , ,, , , , , , , ; , , , ,( , ,, ,, ,, ,, , ,,,; ,,, , , ;, , , , ,, ,, , , , ,, ,, ,, , :,, ,, , ,, , , , , , , , ,, ,,,’ , , ; , , , ,, , ,, , 寻北仪 是一种 测量其 基准边 与地理真 北方 向 旋转角速度 ，转台的精度势必会对寻北精度产生 之间夹 角的仪 器 ， 为其 他 设 备 提供 方 位 和姿 态 可 一 定的影响。对于二位置法和多位置法等传统寻 等信 息 ， 导 被广 泛应 用 于 准 、 弹发 射 、 道 隧 寻北 仪在 单 轴转 台 的 固定 角位 置 处 武器 瞄 静止 北算法 ， 和矿井 建设 等 国 防和 民用 领域 。 转 采集数据 ， 台 的角位 置精 度 会 对 寻北 结 果有 所 寻北 仪通 常使用 陀螺 仪作为 敏感地 球 自转 角 其 影响 ， 中两位 置 寻北 仪 由转 位误 差 引起 的 寻北 速度的测量部件 ， 其寻北精度主要取决于陀螺零 , 误 差约 为转位误 差 的一 定性 和陀螺 随机 游走 等陀螺 精度指 标 。二位 对 于连 续旋 半 。偏稳 转 寻北 算 法 ，由于 单 轴转 台处 于 置法 和 多位 置 法等 寻 北算 法 ，可有 效 消 除 陀 螺 常 其 连续 旋转 工作 状态 ， 角 位 置精 度 和 速 率 稳定 性 值零 偏 的影 响 ，但算 法 对 陀 螺 随机 游 走 和 零偏 漂 对 寻北算 法精 度影 响的分析 目前 还 比较 少 。本 文 〕移 等误差抑 制效 果并 不 明显 , 。为进 一 步提 高 主要 分析 转 台测 角 周 期 性 误 差 对 寻 北 结 果 的 影 近寻北 仪精度 ， 年来 采 用 连续 旋 转 方 法 的 激光 陀 根 响 ， 据寻北 仪 原理 和 转 台 测角 周 期 性误 差 特 性 螺寻 北仪 和 光 纤 陀 螺 寻 北 仪 有 了一 定 的 研 究 进 通 进行 了公式 推导 和 定量 分 析 ， 过 仿 真 实验 和 样 连展 ， 续旋转 式 寻北 仪 可 以将 陀 螺 误 差 均匀 调 制 机 寻北实验 证实 了分析 的正确 性 。在各个方 向， 通过对陀螺测量结果的解调可 以使 , 寻 北 仪 基 本原 理 从陀螺 的测 量噪 声 得 到更 好 的抑制 ， 而有 效 提 高 】 寻北精 度, 。 本文对速率偏频激光陀螺寻北仪进行研究 ， 通 常使用单 轴转 台为 寻北仪 提供 角度 基准 和 通 过单 轴转 台的连续 转动使 激光 陀螺 工作在 速率 ,, , , 收 稿 日期 :,,— ,—, 基金项 目: 国家部委 资助项 目 张 ,,, ， 博 作 者 简 介 : 岩 (, , )男 ， 士 生 。 ? , ,, ? 国 防 科 技 大 学 学 报 ,, ,, 经 偏频方式， 可以在提高陀螺测量精度 的同时消除 取 ?, 则 … 为定 时采 样 间隔 ， 在 ,—, 内可 得 陀螺机 械抖 动对转 台 的干扰 。速 率偏频 激光陀螺 ，, 激光 陀螺第 , 次采 样 的理 论输 出值 为 :寻北仪基 本结构 如图 , 所示 。 ， ,, , 一,( ? , (… ) ) , ， , ( , ,, ,，( , , ,, ， , 口， 一, ), , , , ,, ， , , , , ,, , ; , , , ,, ，( ( 、 , , — : (, 一 ; ？ ， ， , ,, , ,, , , 。。) , ， ;, , ,口), , ,〕 (,,， —;, , ？ , () ,可知 ， 光 陀螺 理论输 出值 由转 台转 由式 () 激 地 动角度 投影 、 球 自转 角 速 度垂 直分 量投 影 和地 其 球 自转 角速度 水平 分 量投 影 这三 项 组成 ， 中 只 有第三 项包含 北 向角 的信 息。 若忽略激光陀螺标度因数的变化 ， 考虑量化 零位 漂移及 随机游走 等误差 因素 ， 光陀螺 过程 、 激 图 , 速 率 偏 频 激 光 陀螺 寻北 仪 实际输 出数 据可表示 为 : , ( , ,, , , ,, ,, , , ,, , , , ,, , , , , , , , , , , , , , , , ,, , , ， ， , , , 图,中采用有零 位脉 冲输 出 的单 轴速率 位置 ， , , ( ,, ) 〕 【? , ,) 〕 【? , ( ) , 一 ( , ( ) , , ,,, , ; , ,, , 通 转台 ， 过其高精 度测角光 栅测量转 台转 动角度 。 ( , 垒 ,, , ) , ，, , () 台通过 构 实现. 机械调 平机