线性加速度计在压电陀螺卡尔曼滤波技术中的应用

2011-11-06林旻序汪永阳乔彦峰

中国光学 2011年6期

林旻序，汪永阳，戴明，乔彦峰

(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033;2.中国科学院研究生院，北京100039)

1 引言

光电稳定平台作为侦察、测量、校射和打击效果评估的重要技术支撑，其视轴稳定精度决定了整个系统性能的好坏。而提高视轴稳定精度，必须对惯性速率反馈元件陀螺的噪声加以约束。目前小型光电稳定平台常采用压电陀螺作为惯性传感器，由于压电陀螺随机游走噪声较大，通常采用二阶或高阶巴特沃思低通滤波对其进行滤波，虽然这种方法能够对高频噪声起到很好的抑制作用，但同时会产生陀螺低频信号的相位延迟，从而影响陀螺信号带宽［1］。

本文在设定压电陀螺速率状态变量的基础上，运用卡尔曼滤波理论建立状态递推、状态估计以及滤波增益等方程，从而完成对压电陀螺信号的滤波。由于在状态递推的过程中采用了压电陀螺的角加速度信号，从而引入系统噪声，因此滤波后陀螺信号的噪声水平和带宽在很大程度上依赖于加速度信号。

目前惯性角加速率的测量方法较少，一般采用CJ4、CJ6两款角加速度陀螺，因为其采用压电陀螺角速率差分原理，从而带宽上限只能达到50 Hz，无法保证卡尔曼滤波后陀螺的相位延迟。本文通过在光电平台内框架跨轴安装3个线性加速度计间接测量平台的惯性角加速度，通过对线性加速度计的选型，很好地控制了卡尔曼滤波后陀螺信号的噪声和带宽。