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速率偏置模式下环形激光陀螺误差的校准方法

DOI：10.3390/s19214754 期刊：Sensors 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 环形激光陀螺（RLG）可根据惯性导航系统（INS）的工作状态，以机械抖动模式或速率偏置模式运行。通过接收外部指令，它可在两种模式间切换。为评估RLG在速率偏置模式下的性能，将基于RLG的惯性测量单元（IMU）安装在双轴转台上，转台为RLG提供恒定角速度使其工作于该模式。本文提出一种校准方法，用于标定速率偏置模式下RLG的标度因数误差、安装失准角及常值漂移。实验结果表明：三种陀螺在两种模式下的标度因数差异分别为9ppm、7ppm和3.5ppm；速率偏置模式下的RLG常值漂移与机械抖动模式存在差异，差值分别为0.017°/h、0.011°/h和0.020°/h；不同模式下RLG的输入轴失准角也发生变化。此外，还给出了速率偏置模式下RLG角度随机游走（ARW）的计算方法，实验显示该模式下RLG的ARW约为机械抖动模式的三分之一。
作者： Zengjun Liu，Lei Wang，Kui Li，Jingxuan Ban，Meng Wang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

评估速率偏置模式下环形激光陀螺仪(RLG)的性能，并提出一种针对RLG在速率偏置模式下的标度因数误差、失准角及常值漂移的校准方法，以及RLG在速率偏置模式下的角度随机游走(ARW)计算方法。

研究成果

研究得出结论：当旋转角速度超过30°/s时，速率偏置模式下环形激光陀螺的标度因数稳定性随转速提升而增强，与机械抖动模式相比差异约3ppm。该模式下环形激光陀螺的角度随机游走约为机械抖动模式的三分之一，验证了所提校准计算方法的有效性。

研究不足

技术和应用限制包括：必须使用以高角速度旋转的转台来保持环形激光陀螺仪处于速率偏置模式，这增加了惯性导航系统的复杂性。此外，转台的角速度无法接近惯性导航系统载体的角速度，从而限制了速率偏置环形激光陀螺仪的应用。

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