● 摘要
光纤陀螺以其可靠性高、寿命长、成本低、精度范围广等优点，现已成为惯性测量领域的主流传感器。具有较高的温度敏感性，是限制其发展的重要原因之一。由温度变化而引起的零偏、标度因数和噪声的变化共同决定了光纤陀螺温度误差的大小。通过采取温度控制、温度补偿、改善绕环结构等方法，能够很好地抑制由温度引起的零偏、标度因数漂移，但对于温度噪声的控制仍没有提出相对完善的解决方案。准确地对温度误差进行分析，不仅能够为陀螺实际应用时提供可供监测的性能指标，还能为进一步较小误差、提高陀螺性能提供改进思路。本课题主要基于Allan方差法对光纤陀螺中由温度引起的各种误差项进行分析，并在此基础上提出了一种计算方法，有效的提高了噪声分析的准确性。针对Allan方差法分析信号时的局限性，采用动态Allan方差法分析温变条件下测得的陀螺数据。课题主要研究内容可分为以下几个方面：
一、对陀螺中含有的误差项的来源及其Allan方差特性进行分析总结，发现由寄生干涉引入的正弦误差为其零偏误差的主要来源，且是引起Allan方差曲线上翘的主要原因。通过仿真分析了不同寄生干涉误差对Allan方差分析曲线的影响，并结合小波变换和傅里叶变换方法实现了对该误差的辨识。提出结合小波分析法和Allan方差法计算零偏不稳定性、随机游走和量化噪声的方法，并通过实验验证了该方法的有效性。
二、从温度引起零偏、标度因数和噪声变化三个方面对温度误差产生的机理进行了分析总结。提出“灰箱”模型，建立了温度与零偏、温度与标度因数之间的模型。
三、为研究不同温度点下，零偏、标度因数和噪声的变化，进行了固定温度点实验。确定了零偏、标度因数和温度之间的模型。分别使用传统的Allan方差法及本课题提出的方法对陀螺数据进行分析。进一步验证了本课题提出的方案，在分析温度误差时的可行性，并得出以下结论：（1）常温点是陀螺工作时的最佳温度点。（2）在低温测试环境下，陀螺的噪声比高温下的噪声小。
四、针对Allan方差法的局限性，选用动态Allan方差法分析变温实验数据。首先通过仿真分析，对比了两种分析方法在分析不同特点的信号时的优缺点。然后，使用动态Allan方差法对一组变温条件下的陀螺输出数据进行分析，取得了良好的效果。最后，针对选用不同的窗口长度对分析结果的影响进行了简单的仿真分析。