一种抑制数字闭环光纤陀螺复位误差的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110906920A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911260667.4(22)申请日2019.12.10(71)申请人西安航天精密机电研究所地址710100陕西省西安市151信箱北塬分箱(72)发明人黄博李云娇赵永亮汪刚娄少锋洪伟(74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限公司61211代理人汪海艳(51)Int.Cl.G01C19/72(2006.01)G01C25/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种抑制数字闭环光纤陀螺复位误差的方法(57)摘要本发明公开了一种抑制数字闭环光纤陀螺复位误差的方法，该方法首先固定复位状态，定义阶梯波发生器，控制陀螺仅在固定复位状态下实现复位；通过对光纤陀螺中的阶梯波2π复位状态进行检测，只保留一对固定的复位状态，从而抑制了光纤陀螺中复位带来的误差。CN110906920ACN110906920A权利要求书1/1页1.一种抑制数字闭环光纤陀螺复位误差的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选定固定复位状态：将与非复位状态之间的相移小的复位状态，作为固定复位状态；所述固定复位状态为±(2π-φ0)复位状态；S2、定义阶梯波发生器，控制陀螺仅在固定复位状态下实现复位；S21、定义2π复位数字量为2n，对应阶梯波发生器step的位数为n+1位；S22、实时监测方波调制信号，判断方波调制信号及反馈相移φFB的正负；S23、当反馈相移φFB为正且方波调制信号为-φ0/2时，允许阶梯波发生器发生2π复位；或反馈相移φFB为负且方波调制信号为+φ0/2时，允许阶梯波发生器发生2π复位；累加复位公式为：φstep[n:0]＝{φstep[n-1]+φstep[n-1:0]}+φFB其中，φstep[n-1]为阶梯波发生器的第n位，φstep[n-1:0]为阶梯波发生器的低n位，φFB为反馈相移；S24、当反馈相移φFB为正且方波调制信号为+φ0/2时，则不允许阶梯波发生器发生2π复位；或反馈相移φFB为负且方波调制信号为-φ0/2时，则不允许阶梯波发生器发生2π复位；阶梯波step继续累加，完成n+1位阶梯波累加，而阶梯波寄存器不发生溢出，直至符合步骤S23的条件，进行复位，累加复位公式为：φstep[n:0]＝φstep[n:0]+φFB；其中，φstep[n:0]为阶梯波发生器的所有n+1位，φFB为反馈相移。2CN110906920A说明书1/3页一种抑制数字闭环光纤陀螺复位误差的方法技术领域[0001]本发明涉及一种光纤陀螺中阶梯斜波2π复位的计算方式，更具体的说是通过检测陀螺中的调制方波状态，控制陀螺阶梯斜波只能发生一种2π复位状态，从而抑制了光纤陀螺的复位误差。背景技术[0002]数字闭环光纤陀螺是一种测量角速度的仪器，广泛应用于导航、定位等惯性系统中。其主要包括光源、耦合器、Y波导、光纤环、光电探测器、数字处理电路，如图1所示。[0003]数字闭环光纤陀螺实现原理基于Sagnac效应，光源发出光通过Y波导分成正反两束光波，在光纤环中传播一周后重新在Y波导处合光并发生干涉。光电探测器将光强转化为电压信号。为提高检测灵敏度，通常加入偏置方波调制φ0/2，如图2，当陀螺旋转时，输出变成一个与调制方波同频的方波信号，中心处理器将A/D模数芯片采集的信号做差，得到闭环控制的误差量，并通过第一个积分器产生反馈相移φFB；反馈相移φFB在经过第二次积分，产生数字阶梯波；最后阶梯波叠加调制方波通过D/A数模转换芯片，施加到Y波导上，实现陀螺转速跟踪及测量。同时由于阶梯波不能无限上升(一般通过阶梯波寄存器的自动溢出实现2π复位，为保证2π复位的准确性，通常还需反馈回路增益控制。参见文献：光纤陀螺原理及技术，张桂才。[0004]陀螺的阶梯波寄存器在自动溢出时(即2π复位)，调制方波存在两种状态，分别为+φ0/2和-φ0/2，故对应的存在4种复位状态，分别加以讨论。[0005]复位状态1：阶梯波向上累加，即反馈相移φFB为正。当阶梯波寄存器自动溢出时的前一个时刻，叠加的调制方波为+φ0/2，自动溢出后一个时刻，叠加的调制方波为-φ0/2，溢出前后反馈波形变化为2π+φ0，如图3所示。[0006]复位状态2：阶梯波向上累加，即反馈相移φFB为正。当阶梯波寄存器自动溢出时的前一个时刻，叠加的调制方波为-φ0/2，自动溢出后一个时刻，叠加的调制方波为+φ0/2，溢出前后反馈波形变化为2π-φ0，如图4所示。[0007]复位状态3和4：阶梯波向下，即反馈相移φFB为负。原理与复位状态1和2相同，区别为溢出前后反馈波形变化(2π+φ0或2π-φ0)，与复位状态1和2正好相反，不再详述