Sensitivity of digital processing method for laser gyroscope primary signals to input perturbations

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The mathematical model for laser gyroscope primary signals that includes coupling between counter-propagating optical waves, mechanical rotation of laser gyroscope body and additive noise is formed. The sensitivity of the method to calculate the instantaneous Sagnac phase with compensation for dynamic lock-in to input perturbations is studied on the basis of laser gyroscope having the harmonic dither unnoised. To analyze the method to calculate the instantaneous Sagnac phase with compensation for dynamic lock-in, the results obtained are compared with the angular rate being the analytical solution of differential equation for laser gyroscope with zero lock-in zone. Phase errors between a test signal and a reference signal of angular rotation rate of laser gyroscope are recorded. The effect of quasi-white noise, changes in primary signal amplitudes and phase shift between quadrature signals and the signal being the alternating component of power signal sum is determined on the registered counts of angular rotation rate of laser gyroscope body.

About the authors

Mikhail Viktorovich Chirkin

Ryazan State Radio Engineering University

Email: chirk.mikhail@yandex.ru
Ryazan

Julia Romanovna Ivanenko

Ryazan State Radio Engineering University

Email: ivanenko.july@yandex.ru
Ryazan

Andrey Evgen'evich Serebryakov

Ryazan State Radio Engineering University

Email: sea89s@yandex.ru
Ryazan

Valery Yur'evich Mishin

Ryazan State Radio Engineering University

Email: mishvalera@yandex.ru
Ryazan

Alexey Vladimirovich Molchanov

Moscow Institute of Electromechanics and Automatics

Email: a.v.molchanov@mail.ru
Moscow

References

  1. АЗАРОВА В.В., ГОЛЯЕВ Ю.Д., КУЗНЕЦОВ Е.В. Опти-ческие технологии производства лазерных зеркал, раз-работанные в НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха // Инновационные технологии, в электронике и приборо-строении: сборник докладов Российской научно-технической конференции с международным участием, 5–12 апреля 2021. – Москва: МИРЭА – Российский тех-нологический университет. – 2021. – Т. 1. – С. 194–197.
  2. АЗАРОВА В.В., ИЩЕНКО П.И., КУЛАГИН А.В. и др. Особенности получения высокоотражающих интерфе-ренционных лазерных зеркал // XI международная конфе-ренция по фотонике и информационной оптике: сборник научных трудов, 26–28 января 2022. – М.: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». – 2022. – С. 187–188.
  3. БЕССОНОВ А.С. Виртуальная модель квадратурных сигналов лазерного гироскопа // Измерение, контроль, информатизация: материалы XХ Международной науч-но-технической конференции, 23 мая 2019. – Барнаул: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. – 2019. – С. 15–18.
  4. БОЛОТНОВ А.С. Применение лазерного гироскопа в бесплатформенных инерциальных системах // Политех-нический молодежный журнал. – 2019. – №10(39). – С. 1–9.
  5. ВАРЕНИК А.И., КУДРЯВЦЕВ А.С., САВЕЛЬЕВ И.И. Способ десинхронизации динамических зон на частот-ной характеристике лазерного гироскопа // Патент Рос-сийской Федерации № 2724306 C1. – 2020. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=43903354 (дата обращения 17.12.2023).
  6. ВИТЯЗЕВ С.В., ВАЛУЙСКИЙ Д.В., МИШИН В.Ю. и др. Определение фазы Саньяка в цифровом лазерном гиро-скопе при применении DSP процессора // Навигация и управление летательными аппаратами. – 2021. – №1(32). – С. 22–37.
  7. ДАНИЛОВ А.С., АЗАРОВА В.В. Методы защиты зер-кал лазерных гироскопов от воздействия тлеющего раз-ряда // Оптические технологии, материалы и системы («Оптотех 2022»): сборник докладов конференции, 5–10 декабря 2022. – Москва: МИРЭА – Российский техноло-гический университет. – 2022. – С. 102–113.
  8. КРЕМЕР В.И., ОСИПОВ А.М., ПОЛИКОВСКИЙ Е.Ф. Компенсация погрешностей лазерного гироскопа, вызы-ваемых действием вибрационной частотной подставки // Гироскопия и навигация. – 2001. – №1(32). – С. 14–19.
  9. ПЕТРУХИН Е.А., СИНЕЛЬНИКОВ А.О., ХОХЛОВ И.Н. Способ измерения порога статического захвата в ла-зерном датчике угловой скорости // Патент Российской Федерации № 2762951 C1. – 2021. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47488527 (дата обращения 20.12.2023).
  10. СЕРЕБРЯКОВ А.Е., ТЕПЦОВ Д.Б., ВИТЯЗЕВ С.В. и др. Алгоритм вычисления фазы Саньяка по квадратурным сигналам кольцевого лазера // Цифровая обработка сиг-налов и ее применение (DSPA-2023): доклады XXV Международной конференции, 29–31 марта 2023. – М: Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. – 2023. – С. 106–109.
  11. ЧИРКИН М.В., СЕРЕБРЯКОВ А.Е., ИВАНЕНКО Ю.Р. и др. Компенсация динамического захвата в кольцевом лазерном гироскопе // Навигация и управление летатель-ными аппаратами. – 2022. – №3(38). – С. 12–27.
  12. ALEKSEEV S.YU., MOROZOV D.A., BORISOV M.V. et al. Technological aspects of precision ring laser production: synchronization threshold measurements in manufacture and operation // Proc. of the 19th Saint Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems (ICINS–2012), 28–30 May 2012. – Saint Petersburg, 2012. – P. 54–56.
  13. ARONOWITZ F. Fundamentals of the ring laser gyro // Optical gyros and their application. – 1999. – P. 3–45.
  14. CHESNOKOV G.I., POLIKOVSKY E.F., MOL-CHANOV A.V. et al. Some ways of improving the technical and operational characteristics of strapdown inertial navi-gation systems // Proc. of the 10th Saint Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems (ICINS–2003), 26–28 May 2003. – Saint Petersburg, 2003. – P. 277–285.
  15. CHIRKIN M.V., MISHIN V.Y., MOROZOV D.A., GOLO-VAN A.A. et al. Filtering output signals of a laser gyro triad // Proc. of the 21st Saint Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems (ICINS–2014), 26–28 May 2014. – Saint Petersburg, 2014. – P. 388–390.
  16. CHIRKIN M.V., MISHIN V.YU., SEREBRYAKOV A.E. et al. Suppression of laser gyroscope random error without dither noising // Proc. of the 30th Saint Petersburg Interna-tional Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS–2023), 29–31 May 2023. – Saint Petersburg, 2023. – P. 225–228.
  17. CHOI W.-S., SHIM K.-M., CHONG K.-H. et al. Sagnac effect compensations and locked states in a ring laser gyro-scope // Sensors (Basel). – 2023. – No. 23(3). – 1718 p.
  18. EFIMOV B.V., KREMER V.I., MOLCHANOV A.V. et al. Compensation of random drift of a laser gyroscope // Proc. of the 8th Saint Petersburg Int. Conf. on Integrated Naviga-tion Systems (ICINS–2001), 28–30 May 2001. – Saint Pe-tersburg, 2001. – P. 113–114.
  19. FYODOROV A.E., ZBOROVSKY V.A., REKUNOV D.A. Estimation of RLG resonator accuracy parameters in the process of production // Proc. of the 21st Saint Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems (ICINS–2014), 28–30 May 2014. – Saint Petersburg, 2014. – P. 303–311.
  20. GOLOVAN А.A., MISHIN V.YU., MOLCHANOV A.V., CHIRKIN M.V. Method for analyzing the influence of the errors induced by the gyroscopic channel of a strapdown INS in the autonomous mode // Journal of computer and sys-tems sciences international. – 2021. – Vol. 60, No. 4. – P. 627–638.
  21. JAE-CHEUL LEE, HYUN-JU CHO, HO-SOON YANG. Zero lock-in implementation by phase wrapping/unwrapping in a ring laser gyroscope // Applied Optics. – 2021. – Vol. 60, No. 34. – P. 10529–10538.
  22. KHOKHLOV I., SINELNIKOV A. A method for measuring the lock-in zone in laser gyro sensors // Proc. of the 28th Saint Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems (ICINS 2021), 31 May – 2 June 2021. – Saint Petersburg, 2021. – P. 1–3.
  23. KUZNETSOV A.G., MOLCHANOV A.V., CHIRKIN M.V. et al. Precise laser gyroscope for autonomous inertial navi-gation // Quantum electronics. – 2015. – Vol. 45, No. 1. – P. 78–88.
  24. MOLCHANOV A.V., BELOKUROV V.A., CHIRKIN M.V. et al. The application of advanced processing technique to the triad of precision laser gyroscopes // Proc. of the 23rd Saint Petersburg International Conference on Integrated Nav-igation Systems (ICINS–2016), 30 May – 1 June 2016. – Saint Petersburg: eedings. – 2016. – P. 120–122.
  25. PETRUKHIN E.A., BESSONOV A.S. A model for the for-mation of complex coupling coefficients in a ring resonator of a laser gyroscope // Quantum Electronics. – 2022. – Vol. 52, No. 4. – P. 391–401.
  26. PETRUKHIN E.A., BESSONOV A.S. Setup for measuring complex coupling parameters in laser gyro ring cavity // Proc. of the 27th Saint Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems (ICINS–2020), 25–27 May 2020. – Saint Petersburg, 2020. – P. 1–3.
  27. SIN-WOO SONG, JA-CHEUL LEE, SUK-KYO HONG et al. New random walk reduction algorithm in ring laser gyro-scopes // Journal of Optics. – 2010. – Vol. 12. – P. 115501–115509.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

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».