光纤陀螺漂移误差动态Allan方差分析.pdf

光电子·激光
第19卷第2期2008年2月JournalofOptoelectronics·LaserVol.19No.2Feb.2008

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光纤陀螺漂移误差动态Allan方差分析3

李颖3,陈兴林,宋申民
(哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001)

摘要:提出采用动态Allan方差(DAVar,DynamicAllanvariance)方法对光纤陀螺实测数据进行分析,系统地分
析了引起光纤陀螺漂移误差的随机噪声种类及其来源和特性,DAVar分析方法的优势在于不仅能确定各种随
机漂移的系数,而且可以跟踪和描述信号随时间变化的稳定性。实验证明,DAVar分析是对光纤陀螺随机漂移
进行研究的有效方法。
关键词:光纤陀螺;动态Allan方差(DAVar);漂移误差;随机噪声
中图分类号:TN253文献标识码:A文章编号:100520086(2008)0220183204

Dynamicallanvarianceanalysisforthedrifterroroffiberopticalgyroscope

LIYing3,CHENXing2lin,SONGShen2min
(SchoolofAstronautics,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)

Abstract:Thedrifterroristhemainfactorthataffecttheprecisionoffiberopticgyroscope(FOG).Allanvariancemethod,as
acommontooltoanalyzefrequencystabilityintime2domain,caneffectivelyseparatethemutualaffectoferrors.Inthispa2
per,weproposeadynamicAllanvariance(DAVar)methodtoanalyzethedatameasuredbyaFOG.Allkindsofrandomnoi2
sesareanalyzedinsourcesandcharacteristics,whichmaybethereasonsofdrifterrorsofFOG.DynamicAllanvariancea2
nalysismethodcandeterminethecoefficientsofrandomdrift,anddescribethestabilityofrandomsignalvaryingwithtime.
ResultsofsimulationhaveprovedthismethodiseffectivetoresearchFOGrandomdrift.
Keywords:fiberopticalgyroscope;dynamicAllanvariance(DAVar);drifterror;randomnoise

Var方法的有效性。
1引言
2经典Allan方差原理
与传统的机械陀螺相比,光纤陀螺具有精度高、耐冲击、抗
[1]
震性好和测量范围大等优点。在导航应用中,光纤陀螺漂移设在采样时间t0内有N个光纤陀螺采集数据,分别建立
是一个最基本的误差项,因为在对旋转速率信号积分得到角度
时间为t0,2t0,⋯,kt0(k<N/2)的数组,Ω(t)定义为光纤陀螺输
的过程中,白噪声被平均,导致长期工作中漂移成为误差积累
出速率,定义相邻数组平均值之差的随机变量集合为
的主要因素。Allan方差是20世纪60年代由DavidW.Allan
τΩτΩ
A(tk,)=Štk+-Štk(1)
为研究振荡稳定性建立起来的时域分析方法,这种方法的特点
式中,Ωt+τ与Ωt为时间tk与tk-τ间的平均速率。则Allan方差
是能够比较容易的对各种误差源统计特性进行细致的表征和ŠkŠk
[5]
辨识。Allan方差可以作为单独的数据分析方法,也可作为频定义为

域分析技术的补充,是测量和评价光纤陀螺各类误差和噪声特21212
στ〈τ〉〈ΩτΩ〉
()=A(tk,)=[Štk+-Štk](2)
性的一种重要手段,利用这种方法确定产生数据噪声的基本随22
机过程的特性,有助于识别数据中给定噪声项的来源[2,3]。然式中〈,〉表示总体平均。通过运算获得的Allan方差与原始
而,经典Allan方差一般用来分析误差信号的稳定性,它对理数据组中噪声项的功率谱密度有关[6]。不同类型的随机过程
想的时变信号是有效的,而实际的误差信号,即使在极短时间可通过不同的采样时间τ来检验。因此,Allan方差就提供了
间隔内,信号也表现出不稳定性,况且在长时间内,被测信号随
一种方法,能够辨别并量化数据中