整周期采样激光陀螺姿态修正策略

激光陀螺捷联惯导系统是一种精密导航设备，其中激光陀螺是关键组成部分，用于测量和提供载体的姿态信息。在该系统中，抖动偏频激光陀螺的整周期采样技术是一个重要的研究领域，尤其是在圆锥运动环境下。整周期采样意味着陀螺信号每完成一个完整周期才被采样一次，这种采样方式可能导致在解调过程中出现严重的姿态算法漂移误差，因为抖动信号的高频成分会被滤波器抑制，从而影响精确度。 严恭敏、严卫生等人针对这个问题进行了深入研究，他们指出传统的整周期采样策略在圆锥运动条件下容易引入大量误差，特别是在采用抖动解调方式时。为了解决这个问题，他们提出了一种改进方法，即在整周期采样电路上进行少许改动，并开发了一种线性外推修正的算法。这个算法能够通过分析陀螺信号的微小变化，利用线性或抛物线模型进行预测，有效地减少由于整周期采样导致的漂移误差。 他们发现，当姿态更新采用等效旋转矢量二子样算法时，结合线性+抛物线外推修正，能够显著改善系统的稳定性，使实际姿态算法的漂移误差接近于理想的高频采样情况。这种方法的优势在于它降低了对实时角速率测量的精度要求，同时减少了姿态角测量的延迟，这对于对时间响应有极高要求的导航和制导控制系统来说是非常重要的。 然而，整周期采样技术的应用仍然面临挑战，如信号滤波带来的相位延迟问题。如果在高频采样系统中使用有限 impulse response (FIR) 滤波器，会引入额外的延迟，这在导航控制中可能导致性能下降，比如在高速角运动和较高采样率的条件下，延迟可能会显著增加误差。因此，研究者们呼吁进一步优化滤波器设计，减少延迟效应，以提升整个系统的性能。 这项研究不仅提出了整周期采样修正的方法，还为提高激光陀螺捷联惯导系统的精度和实时性提供了新的思路。这对于拓展整周期采样技术在中高精度导航系统中的应用具有重要意义，为实际工程应用提供了有价值的技术支持。