[发明专利]一种设置光纤陀螺仿真信号中随机误差参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺信号仿真中随机误差参数的设置方法。

背景技术

光纤陀螺具有启动快、寿命长、动态范围广、抗冲击性强等优点，被广泛应用于航空、航天、航海等领域。光纤陀螺是光纤捷联惯导系统的重要组成部分，其误差对惯导系统的精度具有较大的影响。

在进行光纤捷联惯性导航系统方面的理论研究或输出模拟时，需要对整个系统的运行机制进行仿真。光纤陀螺作为其中主要的惯性器件，需要对其输出信号进行模拟。光纤陀螺信号仿真的重点为对其误差的仿真，其中包含固定性误差与随机误差。光纤陀螺固定性误差模型较为确定，模型参数易于设置；光纤陀螺随机误差较为复杂，并且目前并没有统一的模型。在众多光纤陀螺随机误差模型中，目前较多采用的模型有两种：一种为白噪声与随机游走叠加的形式，另一种为白噪声与一阶马尔科夫过程叠加的形式。在仿真时，这两种模型的参数通常以两种方式获得：一是对光纤陀螺进行静态试验，继而采用Allan方差法或ARMA方法对试验数据进行分析，并得到模型参数；二是根据经验设置。

然而在实际仿真过程中，有时并无法提供真实陀螺进行试验分析；或陀螺的仿真是针对于某一类陀螺而非某一具体陀螺，因此针对某具体陀螺数据的分析并不适用。在这种情况下，通常会根据经验对陀螺参数进行设置，然而由于没有严格的理论基础，此时仿真的陀螺信号与理想信号可能会出现较大偏差。

光纤陀螺指标是对其性能的一种描述，可以较好的反映一类陀螺的特性。针对于光纤陀螺的随机噪声，其性能指标主要包含角度随机游走与零偏稳定性两项。由于光纤陀螺的随机误差模型参数同样反映的为其随机噪声特性，因此与光纤陀螺性能指标之间具有一定关系。基于此，本发明根据光纤陀螺的性能评价指标，对其仿真信号的随机误差模型参数进行推导与设置，用于提高光纤陀螺信号仿真的真实性与可靠性。

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种光纤陀螺信号仿真过程中随机误差参数的设置方法，该方法利用光纤陀螺的性能指标，对其信号仿真中的随机误差模型参数进行求解与设置。

技术方案

在本发明中，光纤陀螺的性能指标采用角度随机游走与零偏稳定性，仿真信号的随机误差模型采用两种方案：一种为白噪声与随机游走的叠加形式，另一种为白噪声与一阶马尔科夫过程的叠加形式。针对以上两种随机误差模型方案，本发明相应提供两种随机误差参数设置的技术方案。

第一种技术方案针对于白噪声与随机游走的随机误差模型，包括下列步骤：步骤一：设置光纤陀螺性能指标，所述的光纤陀螺性能指标为角度随机游走N和零偏稳定性B(T_m)，其中，角度随机游走反映光纤陀螺高频噪声性能，零偏稳定性反映光纤陀螺漂移特性，为光纤陀螺信号在一段时间内平均后的标准差统计量(B(T_m)表示光纤陀螺信号在T_m秒平均处理下的标准差统计量)；

步骤二：设置光纤陀螺信号的仿真步长ΔT与仿真总时间T；

步骤三：根据步骤一中设置的角度随机游走性能指标和步骤二设置的仿真步长得到白噪声参数，即其标准差，将其设为

步骤四：根据步骤一中设置的零偏稳定性性能指标、步骤二中设置的仿真步长、仿真总时间和步骤三得到的白噪声参数得到陀螺随机游走参数，其中陀螺随机游走参数值为其驱动白噪声标准差，将其设为其中T_m为零偏稳定性指标的平均时间；

步骤五：根据步骤三得到的白噪声参数、步骤四得到的光纤陀螺随机游走参数，仿真得到光纤陀螺的随机误差信号。

第二种技术方案针对于白噪声与一阶马尔科夫过程的随机误差模型，包括下列步骤：

步骤一：设置光纤陀螺性能指标，所述的光纤陀螺性能指标为角度随机游走N和零偏稳定性B(T_m)，其中，角度随机游走反映光纤陀螺高频噪声性能，零偏稳定性反映光纤陀螺漂移特性，为光纤陀螺信号在一段时间内平均后的标准差统计量(B(T_m)表示光纤陀螺信号在T_m秒平均处理下的标准差统计量)；

步骤二：设置光纤陀螺信号仿真的步长ΔT与仿真总时间T；

步骤三：根据步骤一中设置的角度随机游走性能指标和步骤二设置的仿真步长得到白噪声参数，即其标准差，将其设为