航天公开课2光纤陀螺仪思维导图

（如液浮陀螺、动调陀螺等）均为机械陀螺，尽管在过去一直是惯性制导和测量控制领域的主流器件

但因其存在高速旋转的“转子”等不利因素，在性价比和寿命方面制约了其惯性技术的进一步发展

光纤陀螺的概念是1976年由美国Utah州立大学的V.Vail和R.Shorthill首次提出的

在光纤陀螺仪中，光源是由外部激光源产生的激光束

它采用多匝光导纤维构成激光传播的环路，通过测量两束激光的相位移获得被测角速度

无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击和抗加速度；

结构简单，价格低，体积小，重量轻；

相干光束的传播时间短，原理上可瞬间启动；

检测灵敏度和分辨率高（达10 -7 rad/s）；

可直接输出数字信号；动态范围大（约2000°/s）；

无磨损问题，使用寿命长；易于采用集成光路技术，信号稳定可靠。

（随机漂移率为0.1～1°/h和1～10°/h）的光纤陀螺仪已进入工程实用阶段

能满足飞行控制系统和近程战术导弹惯性制导系统的要求

较高性能（随机漂移率为0.01～0.1°/h）的光纤陀螺仪已制成样机

随着光纤技术的发展和集成光路技术的发展，光纤陀螺正朝着高精度和小型化迈进

新一代漂移率低达0.001º/h的新型高性能的惯导光纤陀螺将步入实用化

将广泛应用于导弹制导、飞机和舰船的导航系统，以及军用卫星与地形跟踪匹配等系统中

可获得较高的船摇隔离度，一般用于跟踪目标速度很小而跟踪精度要求很高的场合

使用这种方法还有一个好处，如果在跟踪过程中接收机突然失锁，自跟踪环路开路

环路就变成图10-11框图所示的形式，假设陀螺干扰力矩M d 为零

天线经陀螺稳定环隔离船摇后能保持在天线输出位置θ o 附近，如果跟踪的是定点目标

如同步卫星，那么在跟踪接收机突然失锁的情况下，天线不会飞车

仍能指向目标保持记忆跟踪（此时仅有陀螺环隔离、船摇残差增大、天线有晃动）

立即能恢复自跟踪，但是一般来说，由于摩擦、阻尼、工艺加工的误差等原因

总会存在陀螺干扰力矩，因而使陀螺在惯性空间漂移，干扰力矩小漂移慢；干扰力矩大，漂移快

θ o 会受M d 的影响而变化，因而在空间会发生漂移，不能长时间工作在这种方式下

通过空间的角动量矩变化负反馈给回路，ε为零、陀螺力矩器无输入信号

在船摇扰动f的作用下，天线以ω的角速度在惯性空间运动

陀螺产生的陀螺力矩为Hω，陀螺输出电压u，由于是负反馈

因而电压u通过主回路使天线朝着与船摇扰动相反的方向运动，得出陀螺稳定环对船摇扰动的响应。