1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
对于雷达天线伺服跟踪这种高动态应用环境，传统的有限脉冲响应（Finite impulse response, FIR）低通滤波抖动解调引入的时间延迟会导致较大的跟踪误差。为了解决时间延迟问题，文中提出一种FIR滤波与抖动剥除相结合的测量方法，FIR实现具有时延的精确解调，抖动剥除对FIR延迟时间段进行精确补偿。抖动剥除基于相关抵消原理，通过Kalman滤波对陀螺抖动剥除增益因子进行动态跟踪，并对时延前后的抖动量进行实时计算。文中对无延时测量方法进行了激光陀螺实验测试，测试结果表明：该测量方法能够对FIR时延时间段的抖动量进行精确计算，抖动剥除精度优于0.5″，实现了陀螺无延迟测量。FIR滤波和抖动剥除相结合兼顾了激光陀螺的高精度和实时性，具有很好的应用前景。
激光陀螺 FIR滤波 抖动剥除 Kalman滤波 ring laser gyroscope FIR filtering dither stripping Kalman filter 红外与激光工程
2023, 52(11): 20230171
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
在船载试验环境中，电磁里程仪的速度会受到洋流速度的影响。对于激光惯导/里程仪组合导航系统，洋流速度的存在会影响组合导航系统相关参数的标定。为克服洋流速度对标定结果的影响，论文在原有标定参数基础上将洋流速度建模为额外Kalman滤波状态量，并采用GNSS位置、速度信息作为滤波观测量来对参数进行估计。文中从里程仪的标定观测方程出发，分析了洋流速度对里程仪比例因子、安装误差角等误差参数标定结果的影响，以及不同误差参数之间的耦合关系；基于可观性分析理论研究了洋流速度及相关参数的可观测性，并确定了适用于洋流速度估计的标定路径。仿真及试验结果表明，经过几次转弯机动之后，包括洋流速度在内的所有标定参数均可收敛到一个准确值，有效解决了洋流速度对其他标定参数的影响。海试试验验证了文中方法的可行性。
激光惯导 里程仪 洋流速度 参数标定 ring laser gyroscope INS electromagnetic log current velocity parameter calibration 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230142
中国人民解放军92941部队43分队, 辽宁 葫芦岛 125001
针对频域内分析惯导误差比较繁琐的问题,在时域内结合惯导误差微分方程及误差协方差黎卡提方程,分析了双轴旋转调制对惯性测量组件系统性误差及随机性误差的调制机理。结合激光陀螺双轴旋转调制惯导的特点,采用仿真实验和实际实验相结合的方法对相关分析进行了验证。实验导航误差结果表明双轴旋转调制能够调制系统性误差的影响,但不能调制随机性误差的影响,该结论有助于指导高精度长航时惯导设计时惯性器件的选择。
激光陀螺 双轴旋转调制 系统性误差 随机性误差 误差分析 ring laser gyroscope dual-axis rotation modulation systematic error random error error analysis
1 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200072
2 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
针对目前人工进行光束精密耦合所存在的装配效率低,质量一致性差的问题,开发出了一套激光陀螺光束精密耦合装配系统。分析了激光陀螺光束精密耦合原理,发现耦合光束的光场强度具有高斯分布特点,提出了光电探测器位姿的调整方法。分析了合光棱镜转动时的光路变化,提出了合光棱镜位姿的调整方法。并制定了光电探测器位置和合光棱镜位姿调整策略。依据上述调整方法和策略,在激光陀螺光束精密耦合系统上进行了光束耦合装配实验,实验结果表明该实验装配平台能够完成光束精密耦合装配任务。
激光光学 激光陀螺 光束精密耦合 调整方法 调整策略
1 中国人民解放军驻三三〇三厂军事代表室,湖北 武汉 430200
2 华中光电技术研究所 武汉光电国家实验室,湖北 武汉 430223
3 陆军武汉军事代表局,湖北 武汉 432200
目前国内装备应用单位对陆用高精度激光惯导装备的使用维护保养不当或不规范对惯性装备性能的影响尚无准确的理论分析,为此,以某型陆用高精度激光陀螺定位定向系统为研究对象,结合国内惯性传感器技术水平现状,详细分析了陆用高精度激光惯导装备对维护保养的需求以及规范维护保养作业的重要性。该型产品通过定期通电和系统定标维护,故障产品性能恢复,维护保养前后的水平定位精度典型实测数据分别为8.35 m(CEP)和2.9 m(CEP),以期为国内同类装备的设计、生产以及部队使用提供参考和理论支撑。
定位定向系统 惯性导航 激光陀螺 加速度计 维护保养 positioning and orientation system inertial navigation ring-laser gyroscope accelerator maintenance
海军驻大连地区军事代表室, 辽宁 大连 116021
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。
惯性测量单元 激光陀螺 抖动偏频系统 抖频特性 动力学分析 inertial measurement unit(IMU) ring laser gyroscope (RLG) dither bias system dithered frequency characteristics dynamic analysis
中国人民解放军91404部队, 河北 秦皇岛 066000
为了研究激光陀螺动态响应的幅频特性, 提出了一种利用激光多普勒测振仪对激光陀螺幅频特性测试的方法。由于激光陀螺角振动测量属于接触式测量, 测量结果易受被测物体振动频率的影响, 因此对其幅频特性的研究具有重要意义。实验中利用压电式角振动台产生正弦激励信号, 通过比较激光陀螺和激光多普勒测振仪对角振动台角振幅的测量值, 得到激光陀螺幅频特性曲线。实验结果表明: 在角振动频率低于300 Hz时, 激光陀螺测量值准确; 角振动频率较高时, 由于机械结构传递特性影响将导致激光陀螺对角振动台振幅测量失真。
激光多普勒 测振 激光陀螺 动态特性 laser Doppler vibration measurement Ring Laser Gyroscope dynamic characteristic 红外与激光工程
2017, 46(7): 0706005
中航工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
腔内模式椭圆偏振态和磁场是激光陀螺产生磁致误差的两个必要条件，减小腔内模式椭圆率是降低激光陀螺磁灵敏度的重要途径。基于琼斯矩阵的谐振腔理论，提出了建立自洽方程的位置原则；提出了自洽方程求解中起振模式的选取方法；形成了准确、完善的腔内模式椭圆率计算公式。采用数值分析法，分析了平面腔激光陀螺反射镜参数及光路非共面误差对腔内本征模式偏振态的影响机理；提出了两种通过配置反射镜反射相移减小腔内模式椭圆率的新方法。
光学设计 激光陀螺 磁灵敏度 椭圆率 反射相移 非共面角
中国人民解放军 海军驻湖南地区军事代表室, 湖南 长沙 410073
在惯性导航系统中, 采用单轴旋转技术可以调制垂直于旋转轴方向上的惯性器件误差, 而对沿旋转轴方向的误差没有抑制作用, 因此旋转轴方向上激光陀螺漂移成为影响惯性导航系统精度的主要因素之一。为精确地辨识旋转轴方向上激光陀螺漂移, 提高激光陀螺单轴旋转惯导系统的精度, 利用人工鱼群算法AFSA(artificial fish swarm algorithm)建立了单轴旋转惯导系统轴向陀螺漂移辨识模型, 给出了AFSA 辨识的详细步骤和方法。实验结果表明: AFSA可以对轴向激光陀螺漂移进行精确建模, 补偿后的激光陀螺零偏不稳定性达到0.000 4 °/h。
激光陀螺 惯导系统 单轴旋转 陀螺漂移 人工鱼群算法 ring laser gyroscope inertial navigation system single-axis rotation gyro drift artificial fish swarm algorithm
中航工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
为了提高四频差动激光陀螺的精度，对其左右旋模式光学解调分离方法进行了理论分析和实验研究。根据陀螺输出光偏振特性，分析了椭圆偏振误差对左、右旋模式光学解调分离的影响机理。定义了分离后左、右旋模式输出信噪比，对该影响进行了量化，信噪比越大对解调输出影响越小。基于仿真计算和实验验证，给出光学解调系统中偏振片安装角度与输出信噪比的关系，指出调节偏振片安装角度是一种工程上有效提高信噪比的方法，并提出一种新的偏振片角度选取的分离方法剔除法。与该陀螺研制初期的提取法获得的信噪比进行了对比，理论计算和实验结果一致表明，剔除法优于提取法。
激光光学 四频差动激光陀螺 光学解调 信噪比 偏振片
