激光陀螺长时间工作过程中零位保持不变对于捷联惯导有重要意义。介绍了影响激光陀螺零位的主要因素之一，并分析了导致激光陀螺长时间工作过程中产生零位漂移的机理。实验发现，激光陀螺连续工作 1个月，由正逆时针光束损耗差引入的零位漂移在 0.0053°/h左右，伴随正逆时针损耗差变化 8%左右。损耗差对激光陀螺零位的影响是长期的、缓慢的。若需要减小激光陀螺长期工作的零位漂移，则应当提高正逆行波损耗差的长期稳定性。

激光陀螺的机抖特性有效克服了陀螺的闭锁效应，是其高精度输出的重要保障。陀螺在不同惯性装置下的抖频会发生变化，这极大地影响了其输出精度，严重制约了激光陀螺在各类惯性装备下的服役能力。从激光陀螺抖动偏频系统入手，对陀螺及其支承结构进行了结构动力学建模及分析，从理论与原理实验两方面论证了支承结构惯量对陀螺抖频特性,乃至陀螺输出精度的影响，分析结果表明，减小支承结构惯量能提高陀螺抖频，进而提高其精度。为激光陀螺在惯导装备中更好的应用起到了指导作用。

捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响, 需在使用之前进行精确地标定和补偿。为了更加有效地标定误差, 设计了一种10位置系统级标定的方法。利用简化的误差模型和速度误差变化率方程, 建立了所有误差参数与导航误差之间的线性关系。通过设计的10位置连续旋转方案对由各项误差参数引起的速度误差进行充分激励, 利用所得数据进行卡尔曼滤波, 计算出包括陀螺仪和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计二次项误差等24个误差参数。仿真得到陀螺零偏误差优于0.000 75(°)/h, 加速度计零偏误差优于5 ?滋g, 陀螺和加速度计的安装角误差优于1.5″, 标度因数误差优于2 ppm(1 ppm=10-6)系统, 加速度计二次项误差优于0.15×10-6 s2/m。另通过3组实验验证了重复性, 证明了该方法确实有效。

捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响, 针对陀螺的标度因数误差和非正交安装角误差, 提出了一种以圆锥运动激发姿态误差来进行快速标定的方法。通过理论分析得出, 在短时间内, 由于标度因数误差和非正交安装角误差的存在, 圆锥运动将激发出随时间线性增大的姿态解算误差。将解算得到的姿态误差与陀螺数据联立, 可以反解得到标度因数误差和非正交安装角的值。通过仿真验证, 安装角误差能达到1″以内, 标度因数误差能达到5ppm以内。

通过提升谐振腔抗光路变形能力, 可以有效提高机械抖动激光陀螺的抗振动性能。对机械抖动激光陀螺振动中光路扭偏的产生机理进行了理论计算与仿真分析, 分析结果表明, 抖动切向惯性力和振动冲击惯性力是引起振动中光路扭偏的主要原因。通过振动中光路扭偏对振动性能影响的理论分析指出, 减小振动附加上去的朗缪尔零偏, 提高陀螺抗振性能的两大有效措施是减小工作电流和提高光路抗失谐能力。通过物理试验验证了振动中光路扭偏机理仿真分析的正确性。不同工作电流的振动对比试验表明, 降低工作电流可显著提高陀螺的振动性能, 这对于机抖激光陀螺振动特性的提升具有重要指导意义和工程实用价值。

经典旋转矢量算法通过增加算法子样数来提高圆锥补偿精度,但同时会降低系统姿态更新频率,引入更大的圆锥误差,导致无法提高系统姿态解算精度。针对上述问题,结合刚体有限转动的Goodman-Robinson理论,从运动学角度给出了圆锥误差的诠释,提出了流水式旋转矢量姿态更新算法。该算法在保证圆锥补偿精度的同时提高了系统姿态更新频率,减少了由等效旋转矢量算法引入的圆锥误差,最终实现提高系统姿态解算精度的目的。试验结果表明,该算法与现有某型激光惯导所采用的经典四子样旋转矢量算法相比,姿态更新频率提高了4倍,姿态解算精度提高了30%。

为了提高环形激光陀螺(RLG)的空间环境适应性，提出了基于菲涅耳透镜的RLG 抗辐照读出方案。该方案采用菲涅耳透镜对RLG 输出的顺/逆时针光进行会聚，在其焦平面前方得到了条纹数不变、尺寸显著减小的干涉条纹。相比于采用普通凸透镜，基于菲涅耳透镜的读出系统在球差校正和安装便利性等方面更具优势。计算结果表明，该方案能将RLG 输出光斑尺寸降低到原水平的1%以下，显著降低了对光电管的尺寸要求，从而大幅减小了辐照对探测器的损伤，提高了RLG 的空间环境适应性。

陀螺信号解调是激光陀螺研究领域中的一个重要课题, 但一直以来却很难找到一种兼顾实时性和解调精度的方法。针对此问题, 研究了一种新的基于高频采样的抖动解调算法。这种算法使用陀螺信号与角速率传感器信号作差的结构以满足实时性的要求, 同时采用反馈闭环技术补偿角速率传感器信号, 以减小环境影响提高解调精度。文中详细阐述了新算法解调原理, 给出了具体的设计实现方案, 并与传统的一些解调方法做了仿真对比。仿真结果表明, 在静态和动态工作情况下, 新算法的解调残差明显减小, 信号处理时间延迟很小, 这些特点使激光捷联系统在高动态载体上的应用成为可能。

针对某小型化激光陀螺,对基于TMS320F2810数字信号处理芯片(DSP)的激光陀螺交流抖动稳频回路设计及其参数整定进行了理论分析、Matlab数值仿真和实验研究。TMS320F2810这款芯片具有集成度高、处理速度快、功耗低和性价比高等突出优点,有利于实现激光陀螺控制系统的小型化。基于这款DSP芯片实现了某小型化激光陀螺的交流抖动稳频回路的软、硬件设计,使用衰减曲线法得到了该型激光陀螺经优化后的PID控制参数(Kp=0.048,Ki=0.059,Kd=0.013),并根据国军标对稳频回路进行了实验验证。实验结果表明,稳频控制回路经过PID参数整定后,该小型化激光陀螺的零偏稳定性从0.025°/h降到0.014°/h,该稳频控制回路在目标型号激光陀螺上满足预期的性能指标要求。