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 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».