[發明專利]閉環諧振式光學陀螺的方波正交解調實現方法及裝置

有效

• 申請號: 202011531101.3
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112697124B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 應迪清;劉強;王澤宇;謝濤;金仲和
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C19/66
• 分類號: G01C19/66
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種閉環諧振式光學陀螺的方波正交解調實現方法及裝置，屬于光學傳感以及信號檢測技術領域。利用光電探測器對光學諧振腔輸出的光進行探測，然后將光電探測器輸出的信號通過方波正交解調模塊進行正交解調，得到正交解調信號；所述的方波正交解調模塊中包含兩個通道，在第一通道中，光電探測器輸出的信號根據第一通道參考信號得到第一解調信號；在第二通道中，光電探測器輸出的信號根據第二通道參考信號得到第二解調信號；根據第一解調信號和第二解調信號的差值得到最終輸出的方波正交解調信號。本發明可以有效地抑制由于方波信號的相位波動而導致的閉環諧振式光學陀螺系統的性能下降的問題，提升了光學陀螺的精度。

技術領域

本發明涉及光學傳感以及信號檢測技術領域，尤其涉及閉環諧振式光學陀螺的方波正交解調實現方法及裝置。

背景技術

諧振式光學陀螺是一種基于Sagnac效應，并以光學環形諧振腔為核心敏感元件的旋轉角速度測量傳感器。

相位調制解調技術可用于諧振式光學陀螺信號檢測，此技術已經在諧振式光學陀螺系統中得到了廣泛的應用。為了提高諧振式光學陀螺系統的精度，人們提出了采用各種調制波形的相位調制與解調的方法，并將其應用于諧振式光學陀螺系統中，其中包括正弦波調制、三角波調制、鋸齒波調制等。在實際的諧振式光學陀螺系統中，待解調信號的相位會受環境溫度等因素影響發生波動，從而影響陀螺輸出性能。正弦波正交解調技術在開環諧振式光學陀螺中的應用，有效抑制了待解調信號的相位波動給陀螺系統帶來的影響。

諧振式光學陀螺的閉環檢測系統相比于開環檢測系統，具有更高的線性度和更大的動態范圍，因此，實現閉環檢測對提高諧振式光學陀螺性能具有重要意義。雙極性鋸齒波相位調制解調技術是實現系統閉環檢測的重要方法之一。

在現有技術中報道了一種基于數字正弦-雙極性鋸齒波相位調制的閉環諧振式光學陀螺系統，該閉環系統采用兩個LiNbO₃相位調制器，且僅在一個環路中采用雙極性鋸齒波相位調制。當采用雙極性鋸齒波相位調制時，需要對調制后輸出的方波信號進行同步解調。在實際的閉環諧振式光學陀螺系統中，待解調方波信號的相位同樣會受環境溫度等因素的影響發生波動。方波信號的相位波動會影響解調曲線斜率，從而給閉環鎖定引入擾動，最終影響陀螺性能。然而，目前對閉環諧振式光學陀螺系統中采用正交解調技術來減少方波信號相位波動帶來影響的深入研究還未見報道。

發明內容

本發明針對閉環諧振式光學陀螺系統中由于溫度等環境因素變化造成的待解調方波信號的相位波動問題，提出了一種閉環諧振式光學陀螺的方波正交解調實現方法及裝置。本發明分析了方波信號的相位波動對解調曲線的影響，提出了在閉環諧振式光學陀螺中實現方波正交解調的方法，并通過分析閉環諧振式光學陀螺系統中所采用的方波正交解調的特點，對該方波正交解調方法進行了優化，該方法可以有效地抑制由于方波信號的相位波動而導致的閉環諧振式光學陀螺系統的性能下降的問題，提升了光學陀螺的精度。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方法：

本發明的其中一個目的在于提供一種閉環諧振式光學陀螺的方波正交解調實現方法，利用光電探測器對光學諧振腔輸出的光進行探測，然后將光電探測器輸出的信號通過方波正交解調模塊進行正交解調，得到正交解調信號；

所述的方波正交解調模塊中包含兩個通道，在第一通道中，光電探測器輸出的信號根據第一通道參考信號得到第一解調信號；在第二通道中，光電探測器輸出的信號根據第二通道參考信號得到第二解調信號；根據第一解調信號和第二解調信號得到最終輸出的方波正交解調信號。

所述的第二通道參考信號與第一通道參考信號正交。

本發明的另一個目的在于提供一種用于實現上述方法的閉環諧振式光學陀螺的方波正交解調實現裝置，所述的裝置包括至少一個方波正交解調模塊，所述的方波正交解調模塊用于實現上述的方波正交解調實現方法。

本發明具有的有益效果：