Numerical Research on the Lock-in Compensation Method of a Ring Laser Gyroscope for Reducing INS Alignment Time

Generally, the sinusoidal cavity dither is adopted to ring laser gyroscope for eliminating the lock-in which is non-linear effect at the small rotation input. Despite this method, there are some remained errors which are generated at the dither turnaround, and those errors produce random walk which is a general character of a ring laser gyroscope. As one of the numerous research results for compensating these errors, there is a special lock-in compensation method which is the method of error estimation and compensation by comparing the beat signal periods of before and after the dither turnarounds. In this paper, by ring laser gyroscope modeling and numerical analysis, we verified the theoretical validity and confirmed the effectiveness of this method in expectation of the possible beat signal measurement time resolution. As a result, we confirmed the random walk decreases from a-half to a-third by this lock-in compensation method. So, it is expected to be a remarkable method for reducing the INS alignment time.

관성항법장치 초기정렬시간 단축을 위한 링레이저 자이로 lock-in오차 보상방법의 수치해석적인 분석

링레이저 자이로에는 입력각속도가 작은 영역에서 비선형적인 출력현상인 lock-in이 발생하는데 이를 제거하기 위하여 레이저 공진기에 정현파 각진동을 인가하는 방법이 주로 적용된다. 그러나, 그 방법을 적용하는 경우에도 각진동 회귀점에서 lock-in에 의한 오차가 남아있게 되는데, 이들 오차에 의하여 링레이저 자이로의 일반적인 오차특성인 랜덤웍이 발생된다. 이 lock-in에 의한 오차를 제거하기 위한 많은 연구결과 중의 한 방법으로써 lock-in오차 보상방법은 공진기 각진동 회귀점을 통과하기 전과 후의 맥놀이신호 주기를 비교하여 오차를 추정하고 보상하는 방법이다. 본 연구에서는 자이로 모델링 및 수치해석적인 방법으로, 이 lock-in오차 보상방법의 이론적인 적용 가능성을 분석하고, 현재 가능 할 것으로 판단되는 맥놀이 신호주기 측정 분해능을 감안하여 이 방법의 적용 효과를 분석하였다. 그 결과 lock-in오차 보상방법에 의하여 랜덤웍이 약 1/2~1/3로 감소될 수 있음을 알 수 있었다. 그러므로 이 방법은 항법장치의 정렬시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 방법이 될 것으로 기대된다.