[发明专利]一种精确控制闭环光纤陀螺中2π电压参数的方法

说明书

本发明公开了一种精确控制闭环光纤陀螺中2π电压参数的方法，包括以下步骤：1)分别对本征方波的正负调制半周期内到达探测器的光波的光功率进行采样，得到阶梯波没有复位时，光纤陀螺基于本征方波调制后的奇偶采样值，在阶梯波复位时，光纤陀螺基于本征方波调制后的奇偶采样值；2)将复位中的奇/偶采样值对应与复位前或后的奇/偶采样值相减；3)将ΔP_2π作为2π电压调整信号对2π电压参数进行伺服控制。本发明能够准确的判定阶梯波是否发生复位以及2π电压参数是否准确，从而精确调整光纤陀螺的2π电压参数，减小光纤陀螺的温度漂移，提高光纤陀螺的精确度。

技术领域

本发明属于光纤陀螺领域，具体涉及一种精确控制闭环光纤陀螺中2π电压参数的方法。

背景技术

基于数字阶梯波反馈的闭环光纤陀螺由于其精度高、动态范围大、非线性度好等优势在光纤陀螺中得到了广泛的应用。但由于温度的影响，光纤陀螺的零偏和标度因数还是存在一定的变化，而这两个参数对于系统来说又尤为重要。其中，集成光学调制器(Y波导)的2π电压随着温度的变化是引起光纤陀螺两个参数漂移的重要原因之一。因此，精确调整光纤陀螺中2π电压参数以适应2π电压的变化对于抑制光纤陀螺的温度漂移具有重要意义。

目前，在本征方波调制的光纤陀螺中，采用的主要方法是引入第二闭环来对2π电压参数进行伺服控制。第二闭环所依据的信号是阶梯波反馈信号2π复位时的误差信号。这就需要对阶梯波反馈信号的2π复位进行准确判定，以实现对2π电压的准确调整。

这就涉及到阶梯波的复位的判定方法以及2π电压参数调整方法。目前，常采用的阶梯波复位方法是利用D/A或寄存器的自动溢出实现2π复位，其对应的2π复位判定方法是通过判断阶梯波信号的高位(高1位或高几位)发生变化来判定阶梯波是否发生了复位：若高位发生变化(由1变0或由0变1)，则判定阶梯波发生了复位从而进行2π电压参数调整；若没有变化，则判定阶梯波没有发生复位，不进行2π电压参数调整。

该判定方法中存在一定的误判几率，即当光纤陀螺旋转速度较大或很大时，必然使得阶梯波台阶高度变大(台阶高度与旋转速度成比例关系)，可能会使得阶梯波信号高位发生了变化，但阶梯波并没有复位，也可能没有发生变化，确发生了复位。

下面举个例子：假如定义阶梯波信号是8位有符号数(定义无符号数原理类似)，则阶梯波信号的表示范围为：-2⁷～+2⁷-1(-128～+127)，下面分三种情况讨论：

1)在小角速率下，台阶高度小，即阶梯波变化幅度小(不会大于255)，假如台阶高度为5，某时刻阶梯波信号值为124，当阶梯波信号再上升时，阶梯波信号值为124+5＝129，但寄存器只能存小于127的数，129会自动溢出，变为-127(129-256),即阶梯波发生复位，并给出信号-127，通过比较复位前后阶梯波信号124和-127，可以看出高位是发生了变化，从而判定阶梯波发生了复位；

2)在大角速率下，台阶高度大，阶梯波变化幅度大，假如某时刻阶梯波信号值为124，若台阶高度为140，则当阶梯波信号再上升时，阶梯波信号值为124+140＝264，超过了127，必然发生了复位，复位后的值为264-256＝8，复位前后信号都为正，高位没有变化，或者台阶高度为255也会发生复位，复位后信号值为124+255-256＝123，复位前后信号值只差一个码，即复位前后信号值的高几位都没有变化，但阶梯波确实发生了复位，从而导致了漏判；

3)还有一种情况，是阶梯波信号跨越零点时，即阶梯波信号值负变正或正变负，高位会发生变化，如：某时刻阶梯波信号值为-3，若台阶高度为+10，则当阶梯波信号再上升时，阶梯波信号值为-3+10＝7，没有超过127，不会发生复位，但阶梯波信号高位发生了变化(符合位变了)，从而导致了误判；

从以上三种情况可以看出，通过判断阶梯波的高位发生变化来判定阶梯波发生复位存在漏判和误判的可能性，因此，探索新的阶梯波复位判定方法和调整2π电压参数的方法具有重要意义。