Fiber optic gyroscope with output signal noise reduction system: effect of system parameters on noise reduction

封面

如何引用文章

全文:

详细

The purpose of this work is to determine the optimal parameters for matching the signals of the measuring channels of a fiber-optic gyroscope with an output signal noise reduction system. Methods. The paper analyzes the circuit of a fiber-optic gyroscope with an output signal noise reduction system based on subtracting the signal of the reference measuring channel containing the intensity noise of the optical radiation source from the signal of the main measuring channel containing the useful information signal and the noise component. Four signal matching conditions are defined, failure to meet which can lead to a decrease in the noise suppression efficiency or an increase in the noise level. For each of the conditions under consideration, the parameters of the noise reduction system are determined and mathematical expressions are derived for the dependence of their influence on the level of spectral density of noise in the output signal of the gyroscope, mathematical modeling is carried out in a wide range of variation of the parameters under consideration. To confirm the obtained results, a computer simulation of the operation of a digital fiber-optic gyroscope with a closed feedback loop for measuring angular velocity and an output signal noise reduction system was carried out under conditions of varying the parameters of the noise reduction system. Results. For each parameter under consideration, the shape and degree of influence on the noise level were obtained, and the optimal value of each parameter was determined, at which the minimum value of the spectral density of noise in the output signal was observed. Conclusion. The conducted study confirms the correctness of the derivation of analytical expressions describing the formation of the noise component of the output signal of a fiber-optic gyroscope with a noise reduction system under conditions of incomplete matching of the signals of the main and reference measuring channels. A quantitative assessment of the requirements for the accuracy of this matching was obtained for such parameters as: time matching, matching by signal intensity, by bandwidth and by the state of polarization of optical radiation.  

作者简介

Dmitriy Spiridonov

Saratov State University

SPIN 代码: 5523-6271
ul. Astrakhanskaya, 83, Saratov, 410012, Russia

Tatjana Vadivasova

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0002-8081-2820
Scopus 作者 ID: 6701738949
Researcher ID: D-2275-2013
ul. Astrakhanskaya, 83, Saratov, 410012, Russia

Dmitry Obukhovich

ООО "Научно-Производственная Компания "Оптолинк"

Россия, Москва, Зеленоград, Сосновая аллея, дом 6А, стр.5

参考

  1. Бронников С. В., Караваев Д. Ю., Рожков А. С. Исследование технологии и средств привязки изображений Земли, полученных на пилотируемом космическом аппарате с помощью свободно перемещаемых камер // Космическая техника и технологии. 2016. № 2. С. 105–115.
  2. Бельский Л. Н., Водичева Л. В., Парышева Ю. В. Бесплатформенная инерциальная навигационная система для средств выведения: точность начальной выставки и периодическая калибровка // В сб.: Юбилейная XXV Санкт-Петербургская Международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов. 28–30 мая 2018 года, Санкт-Петербург, Россия. Санкт-Петербург: «Концерн “Центральный научноисследовательский институт «Электроприбор»”», 2018. С. 250–253.
  3. Чернодаров А. В., Патрикеев А. П., Коврегин В. Н., Коврегина Г. М., Меркулова И. И. Летная отработка распределенной системы инерциально-спутниковой микронавигации для радиолокатора с синтезированной апертурой // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2017. Т. 20, № 1. С. 222–231.
  4. Андронова И. А., Малыкин Г. Б. Физические проблемы волоконной гироскопии на эффекте Саньяка // Успехи физических наук. 2002. Т. 172, № 8. С. 849–873. doi: 10.3367/UFNr.0172. 200208a.0849.
  5. Спиридонов Д. М., Игнатьев А. А., Обухович Д. В. Математическая модель шумов выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа // В сб.: Проблемы оптической физики и биофотоники SFM-2021: Материалы 9-го Международного симпозиума и 25-ой Международной молодежной научной школы Saratov Fall Meeting 2021. 27 сентября – 01 октября 2021 года, Саратов, Россия. Саратов: Издательство «Саратовский источник», 2021. С. 72–77.
  6. Алейник А. С., Дейнека И. Г., Смоловик М. А., Нефоросный С. Т., Рупасов А. В. Компенсация избыточного шума в волоконно-оптическом гироскопе // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24, № 2. С. 20–32. doi: 10.17285/0869-7035.2016.24.2.020-032.
  7. Guattari F., Chouvin S., Molucon C., Lefevre H. A simple optical technique to compensate for excess RIN in a fiber-optic gyroscope // In: Proceedings of Inertial Sensors and Systems Symposium (ISS). Karlsruhe, Germany. New York: IEEE, 2014. P. 1–14. DOI: 10.1109/ InertialSensors.2014.7049411.
  8. Спиридонов Д. М., Игнатьев А. А., Обухович Д. В. Синтез и анализ математической модели шумовой составляющей выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа с системой компенсации шума // В сб.: Проблемы оптической физики и биофотоники. SFM-2022: Материалы 10-го Международного симпозиума и 26-ой Международной молодежной научной школы Saratov Fall Meeting 2022. 26–30 сентября 2022 года, Саратов, Россия. Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2022. С. 44–48.
  9. Спиридонов Д. М., Обухович Д. В. Волоконно-оптический гироскоп с системой снижения уровня шума в выходном сигнале, математическое моделирование, эксперимент // Журнал радиоэлектроники. 2024. № 12. doi: 10.30898/1684-1719.2024.12.13.
  10. Спиридонов Д. М., Обухович Д. В. Аналитическая и компьютерная программная математические модели шума выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа, анализ и верификация // Журнал радиоэлектроники. 2024. № 3. doi: 10.30898/1684-1719.2024.3.7.
  11. Ван дер Зил А. Шум: источники, описание, измерение. M.: Советское радио, 1973. 228 c.
  12. Lefevre H. C. The Fiber-Optic Gyroscope. Boston: Artech House, 2022. 508 p.
  13. Baney D. M., Sorin W. V. Broadband frequency characterization of optical receivers using intensity noise // Hewlett Packard Journal. 1995. Vol. 46, no. 1. P. 6–12.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».