[发明专利]一种用于振动陀螺信号解算的自适应陷波方法

说明书

本发明提供一种用于振动陀螺信号解算的自适应陷波方法，根据振动陀螺特性可知，检测电极输出信号是由正弦波和余弦波组合而成，将振动陀螺检测电极输出的X、Y信号分别与DDS信号发生器产生的sin(ωt)和cos(ωt)信号相乘获得cx、cy、sx、sy信号，产生的信号包含有二倍频信号和差频信号，二倍频信号会影响解算的结果。因此，需要先通过低通滤波器将一部分高频信号过滤掉，配合自适应陷波器来达到控制振动陀螺起振工作的目的。然后经过自适应陷波器将二倍频信号进行衰减，仅留下差频信号用于解算。解算后，获得陀螺的振动相位差值并经过PI控制单元，使其振动频率更快的达到期望值，并将振动频率f反馈给自适应陷波器和DDS信号发生器，从而实现自适应功能。

技术领域

本发明涉及一种用于振动陀螺信号解算的自适应陷波方法，尤其适用于振动陀螺控制系统，属于电子技术领域。

背景技术

振动陀螺解调后的信号通常包含差频信号和二倍频信号。二倍频信号的存在会导致角度信号幅度信号E、正交信号Q、相位误差信号的解算出现错误，因此需要将二倍频信号过滤掉，只留下对解算有用的差频信号。

一个理想的滤波器，应该是对于通带部分增益为1且无相位延迟，阻带部分增益为0。现在大部分振动陀螺使用的是无限长单位冲激响应(IIR)或有限长单位冲激响应(FIR)低通滤波器，但是低通滤波器对通带部分都会存在相位延迟。

自适应陷波器原理是通过锁相环获得需要被过滤掉信号的频率。陷波器可以自适应的跟踪并且过滤锁相环反馈频率的信号，同时保证通带部分增益为1且无相位延迟，阻带的衰减倍数很大。可以提高解算精度，降低程序复杂度。

对比现有的低通滤波器，自适应陷波器可以根据锁相环得到的振动频率实现自适应滤波。对于二倍频，自适应陷波器可以很大幅度的将其衰减而且自身需要的阶次低。而其它滤波器要想达到相同的滤波效果需要更高的阶次，这样程序就会相对复杂。因此自适应陷波器具有较好的滤波效果，同时运算资源占用较低。

现有的滤波器不足：

1、对二倍频的滤波效果不理想，对解算的精度有影响。

2、会导致通带部分相位延迟，增加解算难度和精度。

3、占用资源多，影响程序运行。

发明内容

本发明是为了更好的过滤掉振动陀螺产生的二倍频信号而提供一种用于振动陀螺信号解算的自适应陷波方法，可以在不改变原信号差频增益的条件下，跟踪二倍频信号，并将其进行过滤，从而提高解算精度。

本发明的目的是这样实现的：包括信号解调单元、低通滤波器、自适应陷波器、解算单元、PI控制单元、DDS信号发生器，步骤如下：

步骤一：通过信号解调单元将振动陀螺检测电极输出的X、Y信号分别与DDS信号发生器产生的sin(ωt)和cos(ωt)信号相乘获得cx、cy、sx、sy信号；

步骤二：通过低通滤波器过滤掉一部分高频信号；

步骤三：经过自适应陷波器将二倍频信号进行衰减，留下差频信号用于解算；

步骤四：解算单元进行解算；

步骤五：解算后，获得陀螺的振动相位差值并经过PI控制单元，使其振动频率达到期望值，并将振动频率f反馈给自适应陷波器和DDS信号发生器，实现自适应功能。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.自适应陷波器的传递函数：

2ω的计算公式为:其中f为期望过滤掉的频率，f_s为采样频率，将锁相环实时输出的频率f代入，实现自适应陷波的功能；调节参数β(0β1)实现对陷波器带宽的控制，选取参数K使通带部分无衰减；