[发明专利]一种应用于光电平台的光纤陀螺随机漂移补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种应用于光电平台的光纤陀螺随机漂移补偿方法，属于光纤陀 螺技术领域。

背景技术

三轴光电平台是制导武器的核心部件，主要用于实现探测器视轴惯性稳定和目标 高精度跟踪。光电平台的控制回路反馈测量器件为光纤陀螺，光纤陀螺的随机漂移制约了 光电平台的框架轴角速度的测量精度，进而影响到三轴光电平台的框架轴控制性能和稳定 性。

针对光纤陀螺的随机漂移，传统处理方法主要有两种：第一种方法是先建立光纤 陀螺的误差数学模型再进行补偿，常用数学模型主要有神经网络模型、多项式模型等；第二 种方法是直接将光纤陀螺的随机漂移作为噪声进行滤波处理，如小波分析、卡尔曼滤波、指 数平滑等。然而第一种方法针对陀螺输出进行整体滤波去噪，第二种方法针对随机漂移进 行误差补偿，都缺少对光纤陀螺当前输出、历史输出以及随机漂移的充分融合利用。因此， 研究光纤陀螺随机漂移的估计补偿方法，提高光纤陀螺输出准确度对提高光电平台的控制 性能及武器系统的准确性和可靠性具有重要的工程意义。

发明内容

本发明的目的是为了提高光电平台的控制性能和稳定性，以光电平台三个框架轴 的反馈回路上所用的光纤陀螺为研究对象，公开一种应用于光电平台的光纤陀螺随机漂移 补偿方法，该方法的技术解决方案为：首先建立光纤陀螺的信息融合模型，通过一次自回归 确定光纤陀螺当前输出和历史输出的多项式关系并分离出光纤陀螺的随机漂移，再次自回 归确定光纤陀螺的随机漂移数学模型；最后采用卡尔曼滤波算法，以光纤陀螺的当前输出 为量测量，将光纤陀螺的历史输出和历史随机漂移融合进状态方程，以进行光纤陀螺的随 机漂移在线估计补偿。该方法能很好的抑制光电平台三个框架轴上光纤陀螺的随机漂移， 对抑提高光电平台的控制性和稳定性具有重要意义，具体步骤如下：

①建立光纤陀螺的信息融合模型，通过一次自回归确定光纤陀螺当前输出和历史输出 的多项式关系并分离出光纤陀螺的随机漂移；

假设光纤陀螺的输出值为，其中t=1，2，…，n，为计算的方便，将其进行归一化处理，如下式所示：

上式中，和分别为（t=1，2，…，n）的最小值和最大值；然后，基于时间序列理论确定光纤陀螺当前输出和历史输出之间的自回归关系，假设信号采样频率为50Hz，取决于过去i个时刻的历史输出值，，…，，构造自回归矩阵，如下式所示：

式中，表示光纤陀螺的随机漂移向量，将其从自回归模型中分离，即得到模型残差值，其计算如下式所示：

上式中，为根据光纤陀螺在t时刻以前的输出值预测光纤陀螺在t时刻的输出值；，，…，为自回归多项式系数；，，…，为光纤陀螺过去i个时刻的历史输出值；为噪声；当前t时刻光纤陀螺陀螺的随机漂移；为当前t时刻光纤陀螺的当前输出值；

②通过再次自回归确定光纤陀螺随机漂移数学模型；

由于光纤陀螺随机漂移的特性符合自回归模型，故在t时刻，光纤陀螺随机漂移G_{err_t}可以表示为如下形式：

上式中，，，…，为t时刻以前的连续m个时刻的光纤陀螺的随机漂移输出值；，，…，为随机漂移的自回归模型系数；为服从正态分布的随机变量；

在t时刻，光纤陀螺的当前输出、历史输出、误差三者的信息融合关系如下式所示：

上式中，记为t时刻光纤陀螺实际输出，为t时刻信息融合模型输出；为t时刻前的光纤陀螺历史输出，；为t时刻前的光纤陀螺随机漂移的历史输出，；为自回归多项式系数，为光纤陀螺随机漂移的自回归模型系数；为模型噪声，服从正态分布；其中，及其的维数、及其的维数均由自回归模型确定；

③用卡尔曼滤波算法，以光纤陀螺的当前输出为量测量，将光纤陀螺的历史输出和历 史随机漂移融合进状态方程，以进行光纤陀螺的随机漂移在线估计补偿；

光纤陀螺随机漂移估计的卡尔曼滤波方程如下式所示：