基于激光陀螺抖动机构谐振频率随温度等环境因素的变化会导致抖动偏频不稳定的现象, 研究了基于锁相环的激光陀螺抖动机构谐振频率跟踪技术。在对抖动机构和锁相环传递函数分析的基础上, 应用自动控制理论, 给出了锁相环频率跟踪精度、同步范围等性能指标与抖动控制参数的一般关系。结果表明, 增大锁相环开环增益能减小频率跟踪稳态误差, 同时将导致锁相环同步范围减小。采用低开环增益启动陀螺、再采用高开环增益跟踪抖动机构谐振频率, 能保证100 ms内自动跟踪陀螺谐振频率, 在-40 ℃ 到 70 ℃温度范围内抖动机构谐振频率跟踪精度优于0.015 Hz。

针对棱镜式激光陀螺稳频精度较低的现象,系统地研究了棱镜式激光陀螺稳频控制系统特性。理论分析了光强调谐曲线及稳频执行机构的特征,建立了棱镜式激光陀螺稳频控制系统数学模型。进一步分析了系统稳态性能及动态性能,分析结果表明,系统在定温及慢变温作用下具有不同程度的稳态误差且调节时间过长,从而导致稳频精度下降。优化控制器参数使二阶系统具有最佳阻尼比及快速性,采用按温度补偿的前馈控制系统,实现了对温度所引起的稳频误差的全补偿,提高了系统的稳频精度。实验结果表明,优化后的稳频控制系统比原稳频控制系统的稳频精度提高一个数量级,陀螺精度提高30%以上。

根据反射镜式激光陀螺和全反射棱镜式激光陀螺的结构特性，研究了两种激光陀螺的背向散射特性。理论分析了折射率非均匀性与背向散射的函数关系；根据反射镜式激光陀螺多层高反射膜结构和全反射棱镜式激光陀螺棱镜的全反射特性，分别推导了两种激光陀螺的背向散射系数计算方法和公式，并通过数值仿真与实验结果的比较验证了该方法的正确性。研究结果表明影响激光陀螺锁区的主要因素是非均匀损耗，次要因素是折射率的非均匀性。

针对全反射棱镜式激光陀螺在稳频过程中相敏信号易受噪声干扰的现象，研究了全反射棱镜式激光陀螺自适应稳频技术。理论分析了全反射棱镜式激光陀螺的稳频特性，结合自适应噪声对消原理，建立了全反射棱镜式激光陀螺自适应稳频系统的数学模型。通过硬件电路设计，搭建了基于递归最小二乘算法的自适应稳频控制系统。分别对原有稳频技术与自适应稳频技术进行了实验测试，实验结果表明，自适应稳频能有效消除噪声对相敏信号的干扰，稳频精度提高了近一个数量级，陀螺精度相应提高了60%以上。此分析结果为提高全反射棱镜式激光陀螺的性能提供了重要参考。

针对全反射棱镜式激光陀螺在跳模前后性能下降的现象，系统地研究了全反射棱镜式激光陀螺稳频特性。在对小抖动调制下光强调谐特性和稳频伺服部件理论分析的基础上，建立了全反射棱镜式激光陀螺稳频系统数学模型。给出了稳频精度与加热器电压和环境温升的一般关系及最佳跳模门限的理论计算公式。分析结果表明，环境温升速率的增大和加热器电压的降低会导致稳频性能下降，最佳跳模门限随环境温度的升高而增大，在全温范围内固定跳模门限会导致跳模后稳频性能衰减。采用变增益Ⅱ型系统稳频与最佳跳模门限设置，可以有效消除在跳模前后陀螺性能下降的现象，陀螺精度相应提高了40%以上。此分析结果为提高全反射棱镜式激光陀螺的性能提供了重要参考。

针对全反射棱镜式激光陀螺在单纵模稳频条件下纵模调制信号存在盲区的现象，研究了全反射棱镜式激光陀螺双纵模稳频技术。理论分析了功率调谐曲线的特征，获得了双纵模条件下小抖动调制信号的幅度及相位特性，提出了双纵模稳频控制方案，通过软硬件电路设计，搭建了全反射棱镜式激光陀螺双纵模稳频控制系统。在定温和变温环境下，分别对单纵模稳频与双纵模稳频进行了实验测试。实验结果表明，与单纵模稳频控制方法相比，双纵模稳频技术在稳频精度上提高了60%，陀螺精度也得到了相应的提高。

在介绍Allan方差方法的基础上，计算出了激光陀螺仪零偏测试数据的Allan方差。首次利用分段回归方法拟合Allan方差数据，得到了零偏测试中的各误差源系数。结果表明，该方法能有效地辨识出存在于激光陀螺仪零偏测试中的各种噪声，极大地降低了激光陀螺仪Allan方差数据处理的难度。指出了激光陀螺硬件中存在的误差，提出了激光陀螺仪的改进方案。