[發明專利]一種測微敏感器周期脈沖誤差抑制方法及裝置

在審

• 申請號: 202210333456.4
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114812605A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 滕飛;李勇;趙亞飛;張宇飛;張智昊;周曉娜;王晶;崔斌;田亞男;梁曉陽
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/72
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

一種測微敏感器周期脈沖誤差抑制方法及裝置，包括一套超高頻采集設備和相應的頻域補償濾波器。使用超高頻采集設備實時采集測微敏感器階梯波驅動信號和敏感器輸出信號。以階梯波驅動信號為IIR濾波器輸入信號，敏感器輸出信號為IIR濾波器輸出信號，求取IIR濾波器傳遞函數。將得到的傳遞函數求取逆函數，得到頻域補償濾波器。將階梯波驅動信號經頻域補償濾波器處理后再驅動波導，可以補償波導帶寬不足導致的非理想頻域響應，實現周期脈沖誤差的有效抑制，方法簡單，誤差抑制效果好。

技術領域

本發明涉及一種測微敏感器周期脈沖誤差抑制方法及裝置，能夠實現測微敏感器周期脈沖誤差的抑制，屬于光纖陀螺技術領域。

背景技術

光纖陀螺以其全固態、高可靠、高精度等特點，目前已在空間系統中廣泛應用，光纖陀螺基本原理框圖如圖2所示。傳統光纖陀螺多應用于檢測帶寬低于10Hz的低頻場景。由于檢測帶寬低，高頻干擾在檢測帶寬外，對陀螺性能無影響。隨著遙感衛星成像精度的提高，對衛星微振動測量的需求增加。測微敏感器是一種檢測帶寬大于1KHz的新型光纖陀螺，可實現衛星高頻微振動精確測量。隨著檢測帶寬增加，原光纖陀螺檢測帶寬以外的高頻干擾將會對測微敏感器的精度產生較大影響。圖1所示為測微敏感器高頻輸出數據，從數據中可以看到測微敏感器高頻輸出存在周期脈沖誤差。該周期脈沖誤差的產生原因是波導調制帶寬不足，在階梯波復位處無法及時響應調制信號，從而引起陀螺輸出在階梯波復位處存在較長的過渡過程，體現在時域上即為圖1中所示的脈沖誤差。在傳統光纖陀螺中，由于信號帶寬低，該脈沖誤差將被濾除，對其并無影響。但測微敏感器的檢測帶寬寬，無法濾除，該脈沖誤差將對測微敏感器精度產生較大影響。解決波導帶寬不足的最直接辦法是通過優化波導方案和制作工藝，提高波導的帶寬，但實際中受限于國內技術和工藝水平，目前波導的帶寬無法進一步提高。還可以通過對測微敏感器輸出直接進行濾波的方式將脈沖誤差濾除。但由于脈沖誤差頻率與階梯波復位頻率相同，該頻率隨不同角速度輸入而改變，可以覆蓋0.1Hz到10KHz全頻段范圍。一方面針對誤差頻率可變的特性無法通過固定的濾波器進行濾除，另一方面使用濾波器還會將待測量在濾波器濾除頻率處的有用信息濾掉，影響了產品使用。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術無法對測微敏感器中周期脈沖誤差進行抑制的不足，提出一種基于頻域補償的抑制方法及裝置。

本發明的技術方案是：一種測微敏感器周期脈沖誤差抑制方法，包括：

步驟1：采集測微敏感器每個閉環周期內的階梯波驅動信號和敏感器輸出信號；

步驟2：以步驟1采集得到的每個閉環周期的階梯波驅動信號為輸入，以敏感器輸出信號為輸出，以IIR濾波器為波形求取傳遞函數；

步驟3：將步驟2所得IIR濾波器傳遞函數求逆函數，得到頻域補償濾波器；

步驟4：將階梯波驅動信號經過頻域補償濾波器處理后驅動Y波導，實現周期脈沖誤差的抑制。

優選的，步驟1中測量的頻率大于1/T，T為測微敏感器的閉環周期。

優選的，步驟2中用于求取IIR濾波器傳遞函數的輸入數據為對步驟1中采集到的數據進行截取得到的，截取數據段為以階梯波驅動信號復位處為起點，以敏感器輸出信號恢復到與復位前均值相等為終點。

優選的，需要對階梯波驅動信號及敏感器輸出信號根據敏感器閉環檢測算法的時延特性進行時序調整，保證采集到的敏感器輸出信號對應于同一時刻的階梯波驅動信號。

優選的，針對不同Y波導，重復步驟1-4，得到相應的頻域補償濾波器，實現周期脈沖誤差抑制。

一種測微敏感器周期脈沖誤差抑制裝置，包括測量裝置、頻域補償濾波器；

所述測量裝置用于測量測微敏感器每個閉環周期內的階梯波驅動信號和敏感器輸出信號；