[发明专利]一种基于中值滤波的干涉式光纤陀螺输出信号附加零偏的抑制方法

说明书

本发明是一种基于中值滤波的干涉式光纤陀螺输出信号附加零偏的抑制方法，涉及干涉式光纤陀螺技术领域，主要包括脉冲干扰恢复模块以及脉冲干扰检测与抑制模块。脉冲干扰恢复模块采用滑动平均方式的多点信号平均算法，对检测信号进行N次累加，用中值滤波器将周期性脉冲干扰去除，再进行相干解调，最后对相干解调后的检测信号进行K/N次累加。脉冲干扰检测与抑制模块采用卷积形式，检测模块判断受到脉冲干扰的采样点，抑制模块采用快速中值滤波算法滤除检测信号中的干扰。本发明基于干涉式光纤陀螺的原有结构，从检测信号中剔除周期性脉冲信号干扰，减小输出信号中包含的附加零偏，不会产生信号处理的附加延时，同时保证对随机噪声的抑制能力。

技术领域

本发明涉及干涉式光纤陀螺技术领域，具体涉及一种基于中值滤波的干涉式光纤陀螺输出信号附加零偏的抑制方法。

背景技术

干涉式光纤陀螺是一种高可靠、高精度的惯性角速度传感器，通过光纤环敏感待测角速度，产生非互易相位差，具有动态范围大、无运动部件、抗冲击等优点，可广泛应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。

干涉式光纤陀螺的结构主要包括光源、耦合器、Y波导、光纤环、探测器和信号处理装置。干涉式光纤陀螺中，调制、解调技术是解决陀螺检测灵敏度和旋转方向问题，提高陀螺精度，改善陀螺抗干扰能力的重要手段。

目前大多数光纤陀螺采用方波调制的数字闭环方案，通过D/A输出的方波信号，可以给干涉式光纤陀螺施加一个偏置相位，使陀螺工作在响应灵敏度最大或不为零的点上，再采用信号处理装置对探测器输出的检测信号进行解调。常用的干涉式光纤陀螺调制解调流程为：先直接对检测信号使用相干解调得到检测信号中包含的角速度信息，再使用K次累加器将K个周期的解调结果累加为一个输出值来抑制由随机噪声引起的输出误差。

检测信号中包含的周期性脉冲干扰主要分为检测信号的奇次倍频干扰和偶次倍频干扰，通常使用的相干解调方法，可以有效地抑制信号中随机脉冲干扰和偶次倍频干扰，但对于信号中的奇次倍频干扰处理方法有限，导致光纤陀螺输出信号中包含附加零偏，进而造成光纤陀螺的精度随时间劣化，无法满足陀螺的高可靠性、高精度的要求。

发明内容

针对现有问题，本发明提出了一种基于中值滤波的干涉式光纤陀螺输出信号附加零偏的抑制方法，通过在传统的相干检测环节前增加数字式逐点累加器和中值滤波器，剔除了检测信号中包含的周期性脉冲干扰，实现了对干涉式光纤陀螺输出信号附加零偏的有效抑制。

本发明提供的基于中值滤波的干涉式光纤陀螺输出信号附加零偏的抑制方法，包括脉冲干扰恢复模块以及脉冲干扰检测与抑制模块。

脉冲干扰恢复模块采用多点信号平均算法恢复包含周期性脉冲干扰的检测信号，多点信号平均算法采用滑动平均的方式，实现过程为：

(1.1)采用数字式逐点累加器将检测信号以周期为单位进行N次累加，N为正整数；

(1.2)对累加得到的检测信号采用中值滤波器将周期性脉冲干扰去除，再进行相干解调；

(1.3)对相干解调后的检测信号采用数字式逐点式累加器进行K/N次累加，K为正整数。

对检测信号而言，N次和K/N次两个累加器共同作用等效于一个K次累加器。

脉冲干扰检测与抑制模块采用卷积形式，对脉冲干扰恢复模块输出的检测信号去除周期性脉冲干扰；脉冲干扰检测与抑制模块包括检测模块和抑制模块。检测模块用来判断受到脉冲干扰的采样点，抑制模块采用快速中值滤波算法将干扰从检测信号中滤除。

脉冲干扰检测与抑制模块对检测信号进行处理的过程为：

(2.1)对恢复脉冲干扰后的检测信号初始周期一个窗口内的采样点进行滤波，获得无污染的采样值；