[發明專利]一種雙閉環光纖陀螺六態調制降低串擾的方法

有效

• 申請號: 201810262318.5
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108519079B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 潘雄;張少博;代琪;宋凝芳;張春熹;金靖;郝帥
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/66
• 分類號: G01C19/66
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

本發明公開了一種雙閉環光纖陀螺六態調制降低串擾的方法，屬于光纖陀螺技術領域。所述方法通過邏輯處理器產生六態調制波形，經過數模轉換器及其驅動電路轉換成兩路差分的模擬調制電壓；模擬調制電壓施加到相位調制器上，對Sagnac干涉儀上兩路反向傳播的光進行相位調制；調制后的干涉光信號經過光電探測器及其前置放大電路轉換成包含轉速信息的電壓信號，經AD采集后在FPGA中進行六態解調，提取轉速信息并輸出；同時進行光纖陀螺的閉環控制。本發明不僅具有四態調制的技術優點，還能降低調制電壓和轉速信號的相關性，減小閉環光纖陀螺的串擾，在調制深度時，可完全消除光纖陀螺的串擾，為高性能光纖陀螺的實現提供了一條道路。

技術領域

本發明屬于光纖陀螺技術領域，涉及一種雙閉環光纖陀螺六態調制降低串擾的方法。

背景技術

干涉式光纖陀螺以其全固態結構、小尺寸、低成本等優點在慣性角速度領域得到了廣泛應用。

一般來說，與開環配置相比，閉環配置在動態范圍和標度因數線性度等方面有顯著提高，因此對于大多數高性能應用來說，閉環配置是首選的。目前的雙閉環處理方法，采用方波偏置調制、數字相位斜坡和第二閉環回路來穩定調制鏈增益，是最廣泛采用的檢測技術。然而，當涉及更高性能的應用時，這種檢測仍然存在一些性能限制。

所述的性能限制與調制電壓和光電探測器輸出信號之間的電氣串擾有關。由于方波調制模擬電壓與相應的解調序列之間的高相關性，串擾會在閉環處理過程中產生一個偏置誤差，可能會導致死區，這是閉環干涉式光纖陀螺的一個重要誤差，特別是在低轉速下。在電子設計中，特別是在調制電壓與光電探測器信號有較大的振幅差異時，串擾是不可避免的。目前，有兩種廣泛使用的調制技術來抑制串擾感應的死區。一種是通過隨機(偽隨機)調制消除串擾噪聲和解調序列之間的相關性，從而增加隨機游走和偏置不穩定性。另一種是抖動技術，它改變調制相位，防止它被固定在一個恒定的水平上，類似于環形激光陀螺儀中的抖動。然而，IFOG(光纖陀螺)的動態范圍大大減少，需要額外的技術來消除抖動引起的偏置誤差，并穩定IFOG控制回路的增益。由于抖動技術和隨機調制在抑制死區的同時犧牲了精度和其他性能，所以這兩種技術都不能應用于高性能的IFOG上。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：克服方波調制和四態調制技術的不足，提供一種新型的雙閉環光纖陀螺六態調制降低串擾的方法，可以在不影響其他性能的情況下，減少IFOG的串擾效應。同時，本發明適用于模擬和數字兩種調制方式。由于本發明最接近于四態調制，只不過每個周期是六個調制狀態，故將其稱為六態調制技術。通過對調制電壓的主要本征頻率諧波分離解調頻率的思想，大大降低了串擾誤差和解調序列之間的相關性，通過調整調制深度，可以補償部分剩余串擾誤差。本發明對所述的六態調制技術進行了詳細的描述，并對其串擾效應進行了分析。

本發明提供的一種用于閉環光纖陀螺六態調制降低串擾的方法，具體步驟如下：

第一步，邏輯處理器產生六態調制波形，經過數模轉換器及其驅動電路轉換成兩路差分的模擬調制電壓。

第二步，模擬調制電壓施加到相位調制器上，對Sagnac干涉儀上兩路反向傳播的光進行相位調制。

第三步，調制后的干涉光信號經過光電探測器及其前置放大電路轉換成包含轉速信息的電壓信號，經AD采集后在FPGA中進行六態解調，提取轉速信息并輸出。同時進行光纖陀螺的閉環控制。

本發明的優點在于：

(1)本發明提供的六態調制技術，不僅具有四態調制的技術優點，還能降低調制電壓和轉速信號的相關性，減小閉環光纖陀螺的串擾。

(2)本發明提供的六態調制技術，在傳統的光纖陀螺調制解調技術上，不需要增加任何硬件電路，也不需要電路提供更大的驅動范圍，僅通過更改FPGA/DSP軟件即可實現。

(3)本發明提供的六態調制技術，在調制深度時，可完全消除光纖陀螺的串擾，為高性能光纖陀螺的實現提供了一條道路。