Волоконно-оптический гироскоп с системой снижения шума в выходном сигнале: влияние параметров системы на шумоподавление

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель настоящей работы заключается в определении оптимальных параметров согласования сигналов измерительных каналов системы снижения шума выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа. Методы. В работе анализируется схема волоконно-оптического гироскопа с системой снижения уровня шума выходного сигнала на основе вычитания сигнала опорного измерительного канала, содержащего шум интенсивности источника оптического излучения из сигнала основного измерительного канала, содержащего полезный информационный сигнал и шумовую составляющую. Определено четыре условия согласования сигналов, невыполнение которых может привести к снижению эффективности шумоподавления или увеличению уровня шума. Для каждого из рассматриваемых условий определены параметры системы снижения шума и выведены математические зависимости их влияния на уровень спектральной плотности шума в выходном сигнале гироскопа, проведено математическое моделирование в широком диапазоне изменения рассматриваемых параметров. Для подтверждения полученных результатов проведена компьютерная симуляция работы цифрового волоконно-оптического гироскопа с замкнутым контуром обратной связи по измерению угловой скорости и системой снижения шума выходного сигнала в условиях варьирования параметров системы снижения уровня шума. Результаты. Для каждого рассматриваемого параметра получены форма и степень влияния на уровень шума, а также определено оптимальное значение каждого параметра, при котором наблюдается минимальное значение спектральной плотности шума в выходном сигнале. Заключение. Проведенное исследование подтверждает правильность вывода аналитических выражений, описывающих формирование шумовой составляющей выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа с системой снижения уровня шума в условиях неполного согласования сигналов основного и опорного измерительных каналов. Получена количественная оценка требований к точности этого согласования по таким параметрам как: согласование во времени, согласование по интенсивности сигнала, по полосе пропускания и по состоянию поляризации оптического излучения.  

Об авторах

Дмитрий Михайлович Спиридонов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)

SPIN-код: 5523-6271
410012, Россия, Саратов, ул. Астраханская, 83

Татьяна Евгеньевна Вадивасова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)

ORCID iD: 0000-0002-8081-2820
Scopus Author ID: 6701738949
ResearcherId: D-2275-2013
410012, Россия, Саратов, ул. Астраханская, 83

Дмитрий Вячеславович Обухович

ООО "Научно-Производственная Компания "Оптолинк"

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

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).