鲁棒滤波在光纤陀螺信号处理中的应用

摘要

光纤陀螺自问世以来，在短短30多年时间里取得了日新月异的发展。由于其自身独特的优点，目前光纤陀螺已广泛应用于航空、航天、航海及陆地的军用和民用的各个领域。
　　本文研究了光纤陀螺的工作原理；分析了影响其测量精度的各种随机误差源，这些误差源主要包括量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性、速度随机游走和速度斜坡等；介绍了用于识别这些误差源的Allan方差分析法，并用这种方法对光纤陀螺的实测数据进行了分析。
　　时间序列分析是数理统计的一个重要分支，它是采用参数模型对所观测到的有序随机数据进行分析与处理的一种数据处理方法。本文借助时间序列分析知识，对光纤陀螺的实测数据进行了分析处理，得到了满足平稳时间序列建模要求的随机漂移信号。在此基础上建立光纤陀螺随机误差的时间序列模型，为采用滤波方法对随机误差进行补偿做好了准备。
　　卡尔曼滤波是一种递推算法，在模型精确、噪声统计特性准确的情况下，可以得到系统状态的最优估计。鲁棒滤波是针对系统模型、噪声统计特性不精确性的一种滤波算法。本文通过仿真实验，比较了这两种滤波算法的特点，并用两种滤波算法分别设计了光纤陀螺随机误差的补偿方案，通过对实测数据的滤波处理，借助Allan方差分析法，验证了鲁棒滤波比卡尔曼滤波更加适用于光纤陀螺随机误差的补偿。

目录

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 光纤陀螺概述

1.2 光纤陀螺的发展现状

1.2.1 国外发展状况

1.2.2国内发展现状

1.3 光纤陀螺的去噪研究

1.4 鲁棒滤波理论的发展

1.4.1 滤波

1.4.2鲁棒卡尔曼滤波与鲁棒 滤波

1.4.3 滤波器

1.5 本课题意义

1.6 论文的主要研究内容

第2章 光纤陀螺工作原理及误差分析

2.1 光纤陀螺的基本原理

2.2 光纤陀螺的噪声来源分析

2.3 光纤陀螺的随机误差

2.4 Allan方差分析法

2.5 本章小结

第3章 光纤陀螺测量数据预处理与随机误差建模

3.1 引言

3.2 光纤陀螺测量数据采集实验

3.3 光纤陀螺测量数据的噪声分析

3.4 光纤陀螺测量数据的预处理

3.5 光纤陀螺随机误差建模

3.6 本章小结

第4章 鲁棒滤波理论

4.1 卡尔曼滤波理论简介

4.2 鲁棒滤波理论

4.3鲁棒滤波与卡尔曼滤波的滤波效果对比

4.4 本章小结

第5章 光纤陀螺随机误差的滤波补偿

5.1 引言

5.2 光纤陀螺随机误差的滤波补偿方案

5.3 北向陀螺随机误差的补偿效果

5.4 天向、东向陀螺随机误差的补偿效果

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

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致谢