偏振噪声是谐振式光纤陀螺谐振腔中较为严重的光学噪声之一。基于琼斯矩阵的方法建立完整的光路传输模型，对谐振腔顺时针和逆时针两路光传输进行分析，得到环境温度在-40 ℃~80 ℃范围内变化时偏振噪声导致的陀螺误差。结果表明，在线起偏器消光比为30 dB时，耦合器直通端对准角度误差小于2.78°，耦合系数为0.05，双90°熔接点两侧光纤长度差容错值在0.207 m以内，使得陀螺输出误差小于0.01（°）/h。基于此，当陀螺系统工作导致内部温度分布非均匀时，谐振腔上每相邻两段光纤间温度分布差需小于3.122 ℃。各影响因素的参数选择可为变温环境下由于偏振噪声导致的误差分配设计提供理论指导。

针对动态Allan方差运用固定长度的分析窗截取信号导致样本数据量减少, 长相关时间下方差估计值置信度降低, 首先, 针对动态信号跟踪能力与置信度的提高不能兼顾的问题提出了一种改进算法。引入截断窗内峭度值作为表征信号短时稳定度的参数, 并建立以峭度为变量的窗宽函数, 该函数可以使截断窗长随着信号的平稳程度自动变化。其次, 再用窗宽自适应的滑动窗分段截取陀螺随机误差, 分别对每个截断窗内样本进行总方差计算以增加方差估计的自由度。最后, 计算延伸后样本的Allan方差, 并将其以三维形式排列出来。结果表明: 应用该方法对光纤陀螺启动信号进行分析, 该算法既能更有效地跟踪信号的非平稳变化, 又能大幅降低长相关时间下方差的估计误差。

建立光纤陀螺随机漂移模型以便在滤波中加以补偿是提高光纤陀螺输出精度的有效方法。针对传统光纤陀螺随机漂移建模均采用离线形式, 需预先处理数据, 不具备普适性等问题, 提出一种实时的建模滤波方法。首先, 根据大量实测数据对传统离线模型进行改进, 研究了一种基于AR 模型的在线建立光纤陀螺随机漂移模型的方法。然后, 比较了传统Kalman 滤波器与H∞滤波器用于实时滤波的效果。实验结果表明, 改进型AR 模型拟合精度高、普适性强, 单个噪声拟合精度最低值为91.6%。H∞滤波器效果优于传统的Kalman 滤波器, 分析单个噪声滤波效果时, H∞滤波器较Kalman 滤波器性能最多可提高38.5%。

针对惯导系统定位误差随时间积累而增大的缺点, 提出利用航位推算方法进行误差补偿。在航位推算中根据引起误差的主要因素推导出位置误差方程, 以此方程为依据, 建立相应的卡尔曼滤波器。将惯导系统速度与航位推算速度之差作为滤波器的输入, 估计系统的姿态、速度、位置及里程计刻度系数误差值, 并通过闭环反馈进行实时误差补偿修正。任选2条非闭合路径进行跑车实验, 第一条路径定位误差补偿修正前是3.49‰, 补偿修正后定位误差是2.3‰, 第二条路径补偿修正前定位误差是2.4‰, 补偿修正后定位误差是2‰。实验结果表明: 采用航位推算误差补偿方法可以有效降低系统定位误差。

随机漂移是影响光纤陀螺精度的主要因素之一，建立陀螺随机漂移模型以便在滤波时加以修正是提高系统精度的有效方法。针对传统随机漂移模型建模耗时长、过敏感等问题，提出基于Allan方差的光纤陀螺随机漂移模型。通过各噪声项的功率谱密度函数推导出随机微分方程，用Allan方差分析出光纤陀螺各噪声项量化参数，将量化参数代入以单位白噪声驱动的随机微分方程，得到随机漂移模型。实验结果表明，该模型拟合出的随机漂移单项噪声误差不超过8.6％，远低于传统模型产生的单项噪声误差58.3％，是一种有效的光纤陀螺随机漂移建模方法。

为研究光纤弯曲对干涉式光纤陀螺性能的影响，选取常用的单模光纤、保偏光纤、光子晶体光纤及保偏光子晶体光纤为研究对象，建立了光纤弯曲与光纤陀螺性能的相关理论模型。以高精度光纤陀螺应用为背景，选取掺铒超荧光光纤光源，改变光纤弯曲半径，测出了经过光纤样品后的光功率、平均波长、光谱宽度的变化和平均波长波动，在此基础上分析了弯曲半径对光纤陀螺标度因数和随机游走系数的影响。理论分析和实验结果表明，采用光子晶体光纤时，光纤弯曲对光纤陀螺性能几乎没有影响，采用其他光纤时，需要严格控制光路中的光纤弯曲半径。

开发出一种高性能保偏光纤的制造工艺,并制备出包层直径为80 μm的细径高性能保偏光纤。试验表明:该光纤具有优良的全温(-50 ℃~85 ℃)偏振串音性能,光纤全温串音变化典型值在3.23 dB,具有良好抗弯曲性能和良好的端面研磨性。

根据光纤陀螺输出信号的特点和应用环境的要求，在Mallat小波变换的基础上，研究了一种多算法融合的实时滤波算法.该算法在光纤陀螺刚启动，数据量偏少时，通过IIR滤波器进行滤波；采样数据量足够多时，通过施加滑动数据窗来实现小波实时去噪，采用周期对称延拓的方法去除小波去噪的边界问题，可有效去除光纤陀螺输出信号中高频部分的噪音，提高滤波效果，抑制陀螺的随机漂移.通过实验验证了该方法对陀螺输出信号进行滤波的可行性和有效性.

提出了一种新颖的基于光子晶体光纤和空间光学元件的光学谐振腔结构,利用MATLAB软件进行了谐振腔谐振特性的计算与分析,并在此基础上完成了谐振腔设计.设计的分析结果表明,当谐振腔输入镜M1和输出镜M2的反射率等于0.99时,谐振清晰度可以达到43.5,谐振腔谐振深度可以达到0.998 7,陀螺极限灵敏度可以达到0.5°/h.

本文介绍了一种计算由偶次谐波引起光纤陀螺零偏误差仿真方法,根据计算光纤陀螺的零偏误差可以用贝塞耳函数和三角函数表示。在计算中我们发现光纤陀螺的零偏误差与调制信号中的偶次谐波和光纤中由于偏振现象引起的角度误差有关。当调制深度设置到3π/5附近时,零偏误差可以减少到最小。由于制信号中的偶次谐波是引起零偏误差的主要原因,我们使用频谱分析仪测量了调制信号中的偶次谐波。此外,我们还通过光纤陀螺的输出测量了光纤陀螺的零偏误差。通过仿真得到的光纤陀螺零偏误差结果得到了试验的验证。