光纤陀螺罗经原理

会计学1光纤陀螺罗经原理第一部分陀螺罗经总结：罗经种类陀螺仪控制设备阻尼设备稳定位置下重式罗经动量矩指北重心下移液体阻尼器北纬：指北偏上南纬：指北偏下液体连通器式罗经动量矩指南液体连通器西侧重物北纬：偏东偏上南纬：偏西偏下第1页/共35页陀螺仪＋视运动+控制力矩＋阻尼力矩＝陀螺罗经第一部分陀螺罗经NMM’（E）（W）第2页/共35页陀螺仪＋视运动+控制力矩＋阻尼力矩＝陀螺罗经第一部分陀螺罗经NMM’（E）（W）第3页/共35页四、罗经主轴阻尼运动的有关参数：阻尼因数f:又称衰减因数，它 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示主轴在方位角上减幅摆动过程的快慢程度。TDa1a2ta0f=a1/a2=a3/a4=…=an/an+1第4页/共35页四、罗经主轴阻尼运动的有关参数：2.阻尼周期TD：表示罗经作减幅摆动时，主轴作阻尼摆动一周所需的时间。TDa1a2ta0第5页/共35页四、罗经主轴阻尼运动的有关参数：3.稳定时间t：从航海的角度来看，自罗经起动到其指向精度满足航海要求（±1°）所需的时间，即为罗经的稳定时间。TDa1a2ta0第6页/共35页四、罗经主轴阻尼运动的有关参数：TDa1a2ta0NMM’（E）（W）第7页/共35页3.罗经稳定时间t的估算:某液体阻尼器罗经双转子摆式罗经的阻尼因数f=3,TD=90min。若起始时主轴的偏东最大方位角α1＝180º，NMM’（E）（W）…约5个TD/2，即5×TD/2=3h45min的时间，主轴摆动到偏西最大方位角α6＝0.75º左右,此时认为指向精度已满足航海要求。2个TD/2=45min，偏东α3＝60º/3=20º,…1个TD/2=45min，偏西α2＝180º/3=60ºf=a1/a2=a3/a4=…=an/an+1第8页/共35页3.罗经稳定时间t的估算:某液体阻尼器罗经双转子摆式罗经的阻尼因数f=3,TD=90min。若起始时主轴的偏东最大方位角α1＝180º，通常陀螺罗经的稳定时间约为4h左右NMM’（E）（W）第9页/共35页陀螺仪＋视运动+控制力矩＋阻尼力矩＝陀螺罗经第一部分陀螺罗经第10页/共35页第六节光纤陀螺罗经(Fiber-OpticGyrocompass)一、光纤陀螺仪第11页/共35页第六节光纤陀螺罗经(Fiber-OpticGyrocompass)二、光纤陀螺仪罗经的显著优点•能提供航向角和纵横摇角等信息•动态角度高•自动对准，稳定时间短•结构紧凑，可靠性高•重量轻，功耗低，无需维护•适合于所有IMO推荐的接口标准等。第12页/共35页第六节光纤陀螺罗经(Fiber-OpticGyrocompass)二、相位调制法光纤陀螺将200~2000m的光纤绕制成直径为10~60cm的环形圆柱形光路.通过检测它们之间的相位差即可算出光纤陀螺的角速度随光纤陀螺的转动产生正反向旋转的两路光束.第13页/共35页第六节光纤陀螺罗经三、光纤陀螺的特点•主要用作角速度传感器。•它没有机械活动部件，具有可靠性高、长寿命、快速启动、耐冲击和振动、大动态范围等一系列传统机电陀螺不具有的优点。第14页/共35页第六节光纤陀螺罗经(Fiber-OpticGyrocompass)1.光在介质中具有传递的等速性;2.沙格奈克(sagnac)相移效应。四、光纤陀螺仪工作原理第15页/共35页第六节光纤陀螺罗经四、光纤陀螺仪工作原理1.沙格奈克(sagnac)相移效应PRfigure1则两束光同时到达P点，相位差ΔΦ为零若光纤线圈本身相对静止•光纤线圈半径为R•P为分光器位置•L为圆周长,L=2πR•设λ为波长，C为波速第16页/共35页第六节光纤陀螺罗经figure2PRΩΦ则逆时针向的光经过的路径为:LS=L-I•I为光通过时间内的弧长,I=RΦ若光纤线圈以Ω的角速度顺时针旋转.同理，顺时针向的光经过的路径为:LB=L+I光程差为：ΔL=LB-LS=2I=2RΦ四、光纤陀螺仪工作原理1.沙格奈克(sagnac)相移效应第17页/共35页第六节光纤陀螺罗经figure2PRΩΦ相位差为：ΔΦ=2πΔL/λ=4ΠRL/λC•Ω因此，ΔΦ将与Ω成正比.即测得相位差ΔΦ，就可计算出光纤线圈转动的角速度Ω四、光纤陀螺仪工作原理1.沙格奈克(sagnac)相移效应第18页/共35页第六节光纤陀螺罗经figure2PRΩΦ四、光纤陀螺仪工作原理1.沙格奈克(sagnac)相移效应因此光纤陀螺仪是检测角速度的传感器因此光纤陀螺仪工作时需测量，然后计算出转动的角速度Ω。第19页/共35页第六节光纤陀螺罗经五、光纤陀螺仪的安装船轴坐标系（右手直角坐标系）：ox：向右舷为正；oy：向船首为正；oz：垂直向上为正。oXYZ第20页/共35页第六节光纤陀螺罗经五、光纤陀螺仪的安装oXYZGXGYGZ3只光纤（Gx,Gy,Gz）和3只加速度计（Ax,Ay,Az）捷联安装于船体第21页/共35页第六节光纤陀螺罗经五、光纤陀螺的安装oXYZGXGYGZ设ψ、γ、θ分别为船舶的航向角、横倾角和纵倾角则Gx－测得沿Z轴的转首角速度Gy－测得沿Y轴的横摇角速度Gz－测得沿X轴的纵摇角速度第22页/共35页第六节光纤陀螺罗经六、光纤陀螺仪与机械陀螺仪的比较机械陀螺仪有指北轴，而光纤陀螺仪没有指北轴。PRΩΦ而光纤陀螺仪是测量角速度传感器，经计算得到的是角度的增量Δψ。传统陀螺罗经可直接测量船舶的航向。因此光纤陀螺罗经进入工作状态之前，必须初始对准。第23页/共35页第六节光纤陀螺罗经七、光纤陀螺仪的安装又称为捷联航向姿态基准系统沿载体轴角速度分量沿载体轴加速度分量加速度计光纤陀螺（IMU）信号采集处理卡尔曼滤波初始对准解算航向姿态解算导航解算（CDU）捷联于载体接口与电源图1光纤罗经及航向姿态基准系统捷联于载体第24页/共35页第六节光纤陀螺罗经八、捷联航向姿态基准系统oXYZGXGYGZ1.特点对于一般的陀螺罗经,船舶上流动的地理坐标系（t系）是平台坐标系（p系）模拟的。取消了常平架(稳定平台)，而将光纤陀螺和加速度计直接固连在船体上。而捷联式平台罗经的平台坐标系（p系）是导航计算机内算出的。第25页/共35页第六节光纤陀螺罗经八、捷联航向姿态基准系统船轴坐标系（b系）Oxbybzb为右弦－船首－垂直向上，ψ、γ、θ分别为船舶的航向角、横倾角和纵倾角。选取东－北－天地理坐标系（t系）Oxtytzt作为参考系，第26页/共35页八、捷联航向姿态基准系统2.地理系与船轴系之间的转换关系可以通过图2所示的3次转动来表示，其转换过程为：第27页/共35页八、捷联航向姿态基准系统这样平台坐标系（p系）到船轴坐标系（b系）的转换关系可以用方向余弦矩阵表示：＝＝第28页/共35页八、捷联航向姿态基准系统＝＝将沿船轴系测量到的角速度和加速度转换到地理系的矩阵为。有＝，定义：船舶姿态角可以从姿态矩阵的元素值提取：第29页/共35页九、姿态矩阵的即时修正姿态矩阵由下列转动的方向余弦矩阵的微分方程求解得到：是与测量元件所测信号相关的矩阵船舶姿态角可以从姿态矩阵的元素值提取：第30页/共35页第六节光纤陀螺罗经(Fiber-OpticGyrocompass)3.法国PHOTONETIC----光纤陀螺罗经    是一种袖珍式固态高可靠性罗经,和运动传感器集成在一起,能满足海上测量应用的苛刻要求。采用最新技术,应用3个固定光纤陀螺仪代替常规的精密机械回转仪,并应用先进的计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,确定真北并提供全姿态数据。还具有精确的高带宽运动探头,提供起伏、摇摆和俯仰数据。和传统陀螺罗经相比,它具有体积小、重量轻、耗电少、免维护、抗颠振、起动快(瞬间起动)、性能稳、价格低等优点,特别适合装于条件恶劣、各种高速的运动载体上。   第31页/共35页一、SignificantFeatures---Nomovingparts.---Solidstatetechnology.---Nomaintenanceduringservicelife.---Highdynamicaccuracy.---Shortsettingtime.---Heading,roll,pitchandratesensor.---MeetsallIMOrecommendationsincludinghigh-speedcode.第六节光纤陀螺罗经(Fiber-OpticGyrocompass)第32页/共35页返回第33页/共35页返回第34页/共35页