光纤陀螺的随机误差性能评价方法研究

第3 5卷

第 2期

仪器仪表学报C h i n e s e J o u r n a l o f S c i e n t i i f c I n s t r u me n t

V0 1 . 3 5 No . 2 Fe b. 2 01 4

2 0 1 4年 2月

光纤陀螺的随机误差性能评价方法研究米吕 品，刘建业，赖际舟，秦国庆(南京航空航天大学导航研究中心摘南京 2 1 0 0 1 6 )

要： N秒平均法与 A l l a n方差法是 2种常用的光纤陀螺随机误差性能评价方法，其得到的指标是衡量光纤陀螺性能的重要

依据。结合 2种性能评价方法的特点，对二者进行了分析与对比，并推导了 2种方法所得性能指标的关系表达式：首先从随机

信号处理的角度对Ⅳ秒平均法进行了分析，得到了其幅频响应函数；继而对 A l l a n方差法所辨识的量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性、角速率随机游走、速率斜坡 5种随机误差模型进行了分析，并推导了 5种随机噪声的Ⅳ秒平均性能指标。根据俄罗斯产某型号光纤陀螺的随机误差模型进行了仿真，结果表明仿真信号的性能指标与理论推导结论具有较好的一致性。在一定程度上揭示了 2种光纤陀螺性能评价方法的内在联系，对 2种评价方法的实际应用具有一定指导意义。关键词：光纤陀螺；性能评价； A l l a n方差；随机误差中图分类号： V 2 4 1 . 5 文献标识码： A 国家标准学科分类代码： 5 9 0 . 3 0

Re s e a r c h o n t he pe r f o r ma n c e e v a l u a t i o n me t ho ds o f ibe f ro pt i c a l g y r o s t o c ha s t i c e r r o r sL v P i n, L i u J i a n y e, L a i J i z h o u,Q i n G u o q i n g( N a v i g a t i o n R e s e a r c h C e n t e r, N a n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c s&A s t r o n a u t i c s, N a n g 2 1 0 0 1 6, C h i n a )Ab s t r a c t: N— s e c o n d a v e r a g i n g me t h o d a n d Al l a n v a r i a n c e me t

h o d a r e t wo c o mm o n l y u s e d me a ns o f e v a l ua t i n g t h e p e r—

f o r ma n e e s o f f i b e r o p t i c a l g y r o( F O G)s t o c h a s t i c e r r o r s . T h e i n d i c e s o b t a i n e d w i t h t h e s e t w o me t h o d s p r o v i d e g o o d r e f -e r e n e e s f o r me a s u r i n g F OG p e fo r r ma n c e .Bo t h o f t h e t wo p e r f o m a r n c e e v a l u a t i o n me t h o d s a r e a na l y z e d a nd c o mp a r e d a c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s e t wo e v a l u a t i o n me t h o d s i n t h i s p a p e r, a n d t h e r e l a t i o n e x p r e s s i o n b e t we e n t h e p e fo r r ma n c e s o f t h e t wo me t h o d s i s d e d u c e d . Fi r s t, t h e N— s e c o n d a v e r a g i n g me t h o d i s a n a l y z e d i n t h e v i e w o f s t o c h a s t i c s i g n a l pr o c e s s i n g,a n d i t s a mp l i t u d e— f r e q u e n c y r e s po n s e f u n c t i o n i s o b t a i n e d .Th e n, t h e f i v e r a nd o m e ro r mo d e l s, n a me d q u a n t i z a t i o n n o i s e,a n g l e r a n d o m wa l k, b i a s i n s t a b i l i t y, a n g l e r a t e r a n d o m wa l k a n d r a t e r a mp i d e n t i i f e d wi t h t h e

Al l a n v a r i a n c e me t h o d,

a r e a n a l y z e d, a n d t h e i r N— s e c o n d a v e r a g i n g i n d i c e s a r e d e d u c e d . T h e s i mu l a t i o n e x p e ime r n t s o nt h e s t o c h a s t i c e ro r mo d e l o f a FOG p r o d u c e d i n Ru s s i a we r e c o n d u c t e d, a n d t h e s i mu l a t i o n r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e o b— t a i n e d p e r f o r ma n c e i n d i c e s a n d t he o r e t i c a l c o n c l u s i o n s h a v e g o o d c o n s i s t e n c y . Th e i n t e r n a l r e l a t i o n b e t we e n t h e t wome t h o d s i s e x p l o r e d i n t h i s pa p e r, wh i c h s u p p l i e s a g o o d r e f e r e n c e or f t he a p p l i c a t i o n s o f t h e t wo me t h o d s .

K e y wo r d s: i f b e r o p t i c a l g y r o( F O G); p e f r o r m a n c e e v a l u a t i o n; A l l a n v a r i a n c e; s t o c h a s t i c e r r o r

受作原理及加TT艺影响，光纤陀螺的输出存在一定

1 引

言

误差，从而限制了光纤陀螺的应用。对光纤陀螺进行

光纤陀螺具有启动快、寿命长、动态范围广、抗冲击

客观、准确的性能评价，可以较好地掌握其误差特性，对其丁程应用具有一定指导作用。光纤陀螺的误差主要分为同定误差与随机误差：其

性强等优点，被广泛应用于航空、航天、航海等领域…。收稿日期： 2 0 1 3 - 0 1 R e c e i v e d D a t e: 2 0 1 3 01 -

基金项目：国家自然科学基金( 6 1 1 7 4 1 9 7 )、航空基金 ( 2 0 1 2 Z C 5 2 0 4 5 )、江苏省普通高校研究生科研创新计划 ( C

X L X I 1 _ 0 2 0 1 )、南航博士学位论文创新与创优基金( B C X J 1 1 - 0 4 )资助项日