[發明專利]一種光纖陀螺本征頻率在線自動跟蹤的方法

在審

• 申請號: 201811619138.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109724582A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 潘雄;代琪;宋凝芳;王夏霄;熊瑞;張少博;郝帥
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01C25/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

1.一種光纖陀螺本征頻率在線自動跟蹤的方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟一、邏輯處理器產生A路數字量的調制信號，所述調制信號為兩倍前期離線測量所得本征頻率的鋸齒波信號以及與前期離線測量所得本征頻率同頻的方波信號相疊加所形成，方波信號的每半周期的前1/3部分疊加鋸齒波信號；

步驟二、所述A路調制信號經過數模轉換器轉換為兩路差分的模擬調制電壓信號，兩路差分的模擬調制電壓信號經過緩沖放大器放大后施加到集成光學相位調制器上，集成光學相位調制器利用模擬調制電壓信號對Sagnac干涉儀上兩路反向傳播的光進行相位調制；

步驟三、相位調制后的兩路反向傳播的光經過Sagnac干涉儀產生干涉，干涉光信號經過光電探測器接收，轉換成包含調制信號頻率偏離本征頻率的誤差量的電壓信號，然后由前置放大器放大，經模數轉換器采集所述電壓信號前τ/3的采樣點后在邏輯處理器內進行解調，τ為光在光纖敏感環中的渡越時間，得到的解調結果D₁；所述的解調結果D₁包含調制信號頻率偏離本征頻率的誤差量和陀螺旋轉速率信息；經模數轉換器采集所述電壓信號后2τ/3的采樣點后在邏輯處理器內解調，得到有關陀螺旋轉速率的解調結果D₂，將解調結果D₁與解調結果D₂相減得到解調結果D_out，所述解調結果D_out為僅包含調制信號頻率偏離本征頻率的誤差量；

步驟四、邏輯處理器產生與A路調制信號初始頻率完全相同的B路調制信號，根據A路調制信號調制得到的解調結果D_out來調整B路調制信號的頻率，調整完成后，利用全局分時復用器實現切換，經過多次調整后，B路調制信號頻率調整到準確的本征頻率處，將調整的調制信號頻率和陀螺旋轉速率傳到計算機中進行顯示，實現本征頻率的在線跟蹤；所述的調整是指調整施加的調制信號頻率，使解調結果D_out為0，此時鋸齒波的調制信號頻率的大小為2倍的本征頻率。

2.如權利要求1所述的一種光纖陀螺本征頻率在線自動跟蹤的方法，其特征在于，模數轉換器采集包前τ/3的采樣點后在邏輯處理器內進行解調，具體為對方波正半個周期前1/3部分內的信號進行累加，然后減去負半個周期前1/3部分累加的信號，從而得到在疊加鋸齒波信號后的解調結果；

模數轉換器采集后2τ/3的采樣點后在邏輯處理器內進行解調，具體為對方波正半個周期內后2/3部分的信號進行累加，然后減去負半個周期內后2/3部分累加的信號，從而得到有關陀螺旋轉速率的解調結果。

3.一種光纖陀螺本征頻率在線自動追蹤實現裝置，其特征在于，包括光源、光纖耦合器、集成光學相位調制器、光纖敏感環、光電探測器、前置放大器、模數轉換器、邏輯處理器、數模轉換器、緩沖放大器和晶振；所述光纖耦合器為四端口器件，第一端口連接光源，第二端口連接集成光學相位調制器的第一輸入端，第三端口連接光電探測器，第四端口懸空，所述的集成光學相位調制器的第一輸入端連接光纖耦合器的第二端口，第一輸出端和第二輸出端分別連接光纖敏感環的兩端。

所述光電探測器的輸入端與所述的光纖耦合器的第三端口連接，光電探測器的輸出端連接前置放大器的輸入端，前置放大器的輸出端連接模數轉換器的輸入端，模數轉換器的輸出端連接邏輯處理器的第一輸入端，邏輯處理器的第二輸入端連接晶振的輸出端，邏輯處理器的輸出端連接數模轉換器的輸入端，數模轉換器的輸出端連接緩沖放大器的輸入端，緩沖放大器的輸出端連接集成光學相位調制器的第二輸入端。

4.如權利要求3所述的一種光纖陀螺本征頻率在線自動追蹤實現裝置，其特征在于，所述邏輯處理器為集成光學相位調制器提供頻率可調的方波信號和頻率可調的鋸齒波信號，晶振為邏輯處理器提供初始的時鐘頻率源信號。

5.如權利要求3所述的一種光纖陀螺本征頻率在線自動追蹤實現裝置，其特征在于，所述邏輯處理器為數字信號處理器、可編程邏輯門陣列或專用集成芯片。