[发明专利]基于四态马尔可夫链的数字闭环光纤陀螺随机调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于光纤陀螺的调制方法，更特别地说，是指一种基于四态马尔可夫链的数字闭环光纤陀螺随机调制方法。

背景技术

请参见图1所示，数字闭环光纤陀螺是一种用于测量角速率的传感器。数字闭环光纤陀螺的硬件至少包括有光源、耦合器、集成光学调制器、光纤环、光电探测器和信号处理装置，所述的信号处理装置包括用于检测光电探测器输出的光功率信号的放大滤波器、A/D转换器、中心处理器、D/A转换器。光纤陀螺对角速度φ的测量是通过在光纤环中传播的两束相向的光在光纤陀螺自身的转动中，引起的非互易相位差的大小来表征的。光纤陀螺是敏感相对于惯性空间角运动的装置。它作为一种重要的惯性敏感器，用于测量运载体的姿态角和角速度，是构成惯性系统的核心器件。应用在飞行器导航、舰船导航和陆用导航中。

数字闭环光纤陀螺的调制串扰误差主要表现为死区、周期噪声、小角速度漂移等，它将影响陀螺的阈值、零偏稳定性、小角速度线性度等指标。产生调制串扰误差有两个必要条件，一是存在调制信号耦合到光电探测器的串扰通道；二是调制信号与解调信号具有相关性。由于从电路结构上彻底阻断串扰通道难于实现消除调制信号与解调信号的相关性，故本发明专利申请旨在通过基于四态马尔可夫链的随机调制方法来解决该缺陷。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于四态马尔可夫链的数字闭环光纤陀螺随机调制方法，该方法能够使不同状态下的调制信号S_m(n)和解调信号S_d(n)成为相互独立的随机序列，从解调环节消除了调制串扰。采用该随机调制方法性能优良，结构简单，非常方便在数字闭环光纤陀螺的控制单元的中心处理器中通过编程实现。

本发明的一种基于四态马尔可夫链的数字闭环光纤陀螺随机调制方法，有下列随机调制步骤：

第一步：系统上电后，由随机调制模块的伪随机数发生器将产生的解调序列信号分别输出给状态计数器、延时器；所述解调序列信号经延时器后输出解调信号S_d(n)；所述延时器对解调序列信号的延时为一个光纤渡越时间τ加上调制信号S_m(n)加载至集成光学调制器上的所需时间T；所述解调序列信号是包含+1或-1的数字值；

第二步：状态计数器对接收的解调序列信号进行循环累加计数后输出码值信号M₀给状态译码器；所述码值信号M₀为0，1，2，3；

第三步：状态译码器对接收的所述码值信号M₀进行译码后输出译码信息S_N(n)给多路选择器；所述译码信息S_N(n)包括有表征A状态存储器输出的译码记为S_A，表征B状态存储器输出的译码记为S_B，表征C状态存储器输出的译码记为S_C，表征D状态存储器输出的译码记为S_D；

第四步：多路选择器对接收的译码信息S_N(n)对四路状态依据状态转移规则P进行选取，并输出调制序列信号S_m(n)；

第五步：所述调制信号S_m(n)经D/A转换器后加载在集成光学调制器上，从而实现一个周期的基于四态马尔可夫链的随机调制。

本发明的数字闭环光纤陀螺随机调制方法优点在于：通过在中心处理器中内嵌随机调制模块(编辑软件设计)实现了通过硬件电路结构实现的调制方式；通过随机调制模块使得调制串扰信号衰减1×10³倍，基本消除了调制串扰误差对陀螺偏置、零偏稳定性、死区等指标的影响；采用软件设计有效地降低了搭建硬件电路的试验成本。

附图说明

图1是数字闭环光纤陀螺的硬件结构框图。

图2是本发明基于四态马尔可夫链的随机调制信号产生的结构框图。

图3是本发明基于四态马尔可夫链的调制信号状态转移图。

图4是本发明经随机调制后的波形示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。