[发明专利]用于估计工作的激光陀螺仪的散射系数的方法以及相关的陀螺仪系统

说明书

本发明涉及用于估计工作的激光陀螺仪的散射系数的方法以及相关的陀螺仪系统。激光陀螺仪(G)的腔支持两个相反传播模式，所述方法包括以下步骤：确定(510)依据激光陀螺仪(G)的特征物理量的成组变量(u,v,)，从所述变量中选择每个依赖关系的一个参考变量测量(520)工作的激光陀螺仪的特征物理量(I₁，I₂，)的值；确定(530)变量的测量值；利用迭代方法来对使得参考变量的测量值和参考变量的估计值之间的差最小的系数的估计值进行估计(540)，根据系数的值和除了参考变量以外的变量(u,v,)的测量值来估计该参考变量的估计值；根据系数的估计值来确定(550)散射系数的估计值

技术领域

本发明涉及激光陀螺仪的领域，更具体地，涉及一种用于估计激光陀螺仪的某些参数，某些参数可以使利用激光陀螺仪进行的测量得到改善。

背景技术

激光陀螺仪包括环状激光器，其中，以由字母CW(顺时针)和CCW(逆时针)表示的两个相反传播模式进行传播。当该装置以角速度旋转时，相反传播模式由于萨格纳克(Sagnac)效应而相移的量引起它们的固有频率之间的差异，从而导致激光器的发射频率之间的差异。

对于理想的激光陀螺仪，通过以下等式给出了两个模式之间的相位差以及旋转速度的关系：

其中，A表示激光腔的面积，ω表示rd/s的角频率。

κ称为陀螺仪的增益因数或尺度因数。

在检测器(通常为光电二极管)中，可以在腔的外部通过干涉测量来组合相反传播模式的光束，从而测量萨格纳克相移假设强度保持稳定，由光电二极管接收的差拍信号为正弦曲线，其在频率上等于相反传播模式之间的频率差(即，萨格纳克频率)。因此，差拍信号传送关于激光器的旋转速度的信息。但是，利用单个光电二极管无法辨别出旋转的两个方向之间的差异，这也是要使用两个光电二极管的原因。它们被设置为使得它们的信号相对于彼此而相位正交，因此干涉图案的相位对于它们每一个而言略有差异。因此，可以获得干涉条纹的移动方向，并由此获得旋转方向。

图1示意性地示出了激光陀螺仪10，其中，两个模式各自的强度I₁和I₂在离开腔时被测量，并且其中，两个差拍信号y_c和y_s相位正交：

其中

为由萨格纳克效应所引起的相移；以及

γ为在激光回路中由于测量的位置而导致的相移。

下文中，“测量的量Gm”是指测量的数据：I₁、I₂、y_c和y_s。

通常，如已知的，根据测量的量Gm，通过“整流”来获得相位并且由此获得旋转速度。

将等式(1)进行积分，得到：

令测量函数K(I₁，I₂，y_c，y_s，t)为使得：

为了简化，使得K(I₁，I₂，y_c，y_s，t)＝K(t)。

由于陀螺仪在两个时间t₁和t₂之间以旋转角速度θ(t)来进行旋转，因此总的角度旋转的估计给出为：