閉環光纖陀螺溫度誤差分段補償方法實現

羅 全，秦琳琳，周 全，吳 剛

(中國科學技術大學，合肥 230026)

0 引言

與傳統機械陀螺儀相比，基于Sagnac效應的光纖陀螺因其全固態、長壽命、高精度等優勢，在現代航空、航海等軍民工業中占有愈發重要的地位[1]。然而由于構成光纖陀螺的核心部件對溫度變化十分敏感[2]，當環境溫度變化時，將產生溫度誤差(Shupe效應)，這是影響光纖陀螺精度的主要原因，需要對其進行補償。改善陀螺的溫度漂移，通常可以通過改進其結構、使用溫控裝置來降低其溫度敏感性，或是建立數學模型對其進行軟件補償。在最近的研究中，出現了多種模型誤差補償方法，如神經網絡(NN)、支持向量機(SVM)等[3]。這些方法對非線性誤差補償效果較好，但由于算法復雜度高、易陷入局部極小值等缺點，難以在工程實際中應用。通過建立多項式模型，利用多重線性回歸估計參數仍然是補償光纖陀螺溫度誤差最為有效的方法[4]，具有低復雜性和易于工程應用等特點。本文通過分析溫度漂移和各溫度變量之間的關系，建立了多項式模型。考慮到單模型擬合的補償效果較差，提出了多模型分段擬合的方法，實驗驗證了模型的有效性。工程實現中，利用陀螺系統中單片機和FPGA相結合的硬件實現方法，實時計算相關變量以確定數據段的類別，并計算補償量。實驗證明，多模型分段擬合具有較好的補償效果。

1 實驗與建模

1.1 變溫實驗

將某公司ZFXXX系列光纖陀螺置于HL7025P型溫箱中，在室溫條件下啟動陀螺，待陀螺……