[發(fā)明專利]一種核磁共振陀螺閉環(huán)輸出實時補償系統(tǒng)及方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011050918.9 | 申請日： | 2020-09-29 |
| 公開（公告）號： | CN112113583B | 公開（公告）日： | 2023-03-24 |
| 發(fā)明（設計）人： | 賀宇;劉院省;霍麗君;黃偉;范曉婷 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京航天控制儀器研究所 |
| 主分類號： | G01C25/00 | 分類號： | G01C25/00;G01C19/62 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 馬全亮 |
| 地址： | 100854 北京*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 核磁共振 陀螺 閉環(huán) 輸出 實時 補償 系統(tǒng) 方法 | ||
1.一種核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償系統(tǒng)，其特征在于包括：泵浦光信號采集及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、相敏檢波模塊、泵浦光PID控制模塊、下采樣和濾波模塊、閉環(huán)輸出補償模塊；
泵浦光信號采集及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，將泵浦光的調(diào)制信號先后經(jīng)過I/V放大、隔直濾波，并經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換處理后轉(zhuǎn)換成吸收光譜數(shù)字信號；
相敏檢波模塊，產(chǎn)生解調(diào)信號，再將調(diào)制后的吸收光譜數(shù)字信號與解調(diào)信號進行相乘運算得到激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率進行比較的誤差信號，此誤差信號經(jīng)過低通濾波得到泵浦光吸收光譜的微分信號；
泵浦光PID控制模塊，對泵浦光吸收光譜的微分信號進行PID控制，得到泵浦光閉環(huán)反饋信號，該閉環(huán)反饋信號被送入下采樣和濾波模塊；
下采樣和濾波模塊，對泵浦光閉環(huán)反饋信號進行下采樣和濾波處理；
閉環(huán)輸出補償模塊，將核磁共振陀螺閉環(huán)輸出信號和經(jīng)下采樣和濾波模塊處理后的泵浦光閉環(huán)反饋信號組合到一起，實現(xiàn)實時的輸出的補償；
閉環(huán)輸出補償模塊，將核磁共振陀螺閉環(huán)輸出信號和下采樣和濾波模塊處理后的泵浦光閉環(huán)反饋信號組合到一起，實現(xiàn)實時的輸出的補償，具體通過如下方式實現(xiàn)：
其中
α和β為常數(shù)；Sn,為核磁共振陀螺的實時閉環(huán)輸出信號，Sb為下采樣和濾波處理后的泵浦光閉環(huán)反饋信號,Sc為實時的補償輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償系統(tǒng)，其特征在于：下采樣和濾波模塊對泵浦光閉環(huán)反饋信號進行采樣和濾波處理，具體為：將泵浦光閉環(huán)反饋信號首先進行下采樣，降低帶寬后再進行長時的滑動濾波，然后送入閉環(huán)輸出補償模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償系統(tǒng)，其特征在于：所述長時的滑動濾波是指不小于1s的滑動濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償系統(tǒng)，其特征在于：泵浦光信號采集及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出的吸收光譜數(shù)字信號，為帶有吸收峰的數(shù)字波形信號，該信號頻率為10kHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償系統(tǒng)，其特征在于：泵浦光閉環(huán)反饋信號的帶寬為500kHz，在下采樣和濾波模塊中，泵浦光閉環(huán)反饋信號首先下采樣到1kHz，然后對該信號進行滑動濾波操作，濾波周期為1s，也即對1000個點進行滑動濾波，將濾波后的信號傳輸給閉環(huán)輸出補償模塊。
6.一種基于權(quán)利要求1所述核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償系統(tǒng)實現(xiàn)的核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償方法，其特征在于步驟如下：
步驟一：泵浦光的調(diào)制電流信號經(jīng)過I/V放大，隔直濾波，并經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，與調(diào)制信號進行相乘運算得到激光器輸出頻率與銣原子躍遷頻率進行比較的誤差信號，此信號經(jīng)過三階滑動濾波，得到泵浦光吸收光譜的微分信號；
步驟二：泵浦光吸收光譜的微分信號經(jīng)過PID計算得到泵浦光閉環(huán)反饋信號，反饋信號首先進行下采樣，降低帶寬后再進行長時的滑動濾波；
步驟三：平滑后的泵浦光閉環(huán)反饋信號和陀螺閉環(huán)輸出信號組合到一起，實現(xiàn)實時的輸出的補償；
平滑后的泵浦光閉環(huán)反饋信號和陀螺閉環(huán)輸出信號組合到一起，具體為：
其中
α和β為常數(shù)；Sn,為核磁共振陀螺的實時閉環(huán)輸出信號，Sb為下采樣和濾波處理后的泵浦光閉環(huán)反饋信號,Sc為實時的補償輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償方法，其特征在于：吸收光譜數(shù)字信號為帶有吸收峰的數(shù)字波形信號，該信號頻率為10kHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述核磁共振陀螺閉環(huán)輸出補償方法，其特征在于：泵浦光閉環(huán)反饋信號的帶寬為500kHz，在下采樣和濾波時，泵浦光閉環(huán)反饋信號首先下采樣到1kHz，然后對該信號進行滑動濾波操作，濾波周期為1s，也即對1000個點進行滑動濾波，將濾波后的信號輸出。
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