题目：星载光纤陀螺的误差分析和在轨性能评估技术

随着光纤陀螺技术的发展，其在航天领域的应用正日趋得到重视。由于卫星应用环境与一般的大气层内应用相比更加苛刻，现行的光纤陀螺性能评估方法已经不能满足对星载光纤陀螺产品进行准确评估的需要，因此急需建立适合空间应用需求，特别是星载光纤陀螺需求的误差分析和性能评估方法。本课题依托星载光纤陀螺的背景试验需求，针对卫星应用过程中所遇到的无法实时监测、缺少误差模型、参考信息匮乏、环境影响严重等特殊困难，提出了星载光纤陀螺的误差提取、误差分析和在轨性能评估算法。该算法针对星载光纤陀螺的工作环境特点，为我国光纤陀螺在空间领域的广泛应用提供了技术保障。 本论文主要开展了以下工作： 1. 应用于星载中精度光纤陀螺在轨评估的光纤陀螺的误差提取算法研究。在光纤陀螺的输出信号中，误差分量与有效姿态信息混叠在一起，信号特征相近，分离难度很大。本课题对星载光纤陀螺的工作状态和信号特点进行了分析，提出了可以应用于星载中精度光纤陀螺在轨评估的，以星敏感器角速率预测滤波算法为基础的星载光纤陀螺误差提取算法，实现光纤陀螺输出信号中误差信息与载体姿态信息的分离。课题结合仿真软件平台，以不同的卫星轨道为背景，对误差提取算法的性能进行了仿真验证。 2. 应用于星载中精度光纤陀螺在轨评估的光纤陀螺的误差趋势项分析算法研究。从光纤陀螺的误差信号中可以分离出很多光纤陀螺的性能和故障信息，是对光纤陀螺进行性能评估和故障诊断的重要信息来源。但是星载光纤陀螺的误差信号具有非线性、非平稳、无参考信息的特点，利用一般的信号处理方法很难进行准确的误差分析。本课题针对卫星应用的特点，对经典的经验模分析算法进行优化，通过引入自适应模糊推理系统来提高非线性信号分析能力，提出了应用于星载中精度光纤陀螺在轨评估的误差趋势项分析算法，能够实现对星载光纤陀螺误差趋势项信号的时频域分析。并且通过地面模拟太空热真空和辐射环境试验，对误差分析算法的性能进行了验证。 3. 星载光纤陀螺性能在轨评估算法研究。卫星应用过程中存在可观参数少、不能实时检测、缺少参照源等难点，非常不利于对光纤陀螺的工作性能进行评估。课题根据光纤陀螺在卫星应用试验中的相关特点，建立了一套针对星载光纤陀螺的在轨性能评估算法。 结合所提出的星载光纤陀螺误差提取和误差分析算法，可以实现对星载光纤陀螺主要性能指标的在轨评估。 4. 星载光纤陀螺性能地面模拟体系的建立。地面模拟系统对于提前预计光纤陀螺的在轨工作性能，降低飞行事故率，节约研究成本都具有重要意义，但是由于需要大量的仿真数据和准确的模型支持，目前还没有相应的研究成果报道。本课题基于所提出的星载光纤陀螺误差提取算法、 误差分析算法和性能评估体系，通过引入地面模拟的卫星姿态信息和空间环境影响误差，建立了星载光纤陀螺性能地面模拟系统，具有模拟卫星姿态、空间环境影响和光纤陀螺误差情况的能力，可以实现对光纤陀螺在空间运行时各主要性能指标的预测，为以后真实的在轨工作提供参考。