[发明专利]一种光纤陀螺本征频率的跟踪方法

权利要求书

1.一种光纤陀螺本征频率的跟踪方法，其特征在于通过以下步骤实现：

(1)实时检测光纤陀螺本征频率

(i)角速率信号的产生

光纤陀螺的FPGA(15)产生一个频率为光纤陀螺固有的本征频率一半的调制信号，该调制信号的半周期为τ′，经过D/A(16)转换和放大A(17)后作用于光纤陀螺的干涉仪(18)，进行相位调制，产生一个包含该调制信号信息的干涉光信号，干涉光信号经光电转换(11)后成为电信号，电信号再经放大B(12)、滤波(13)后进行A/D(14)采样转换，A/D(14)转换后进入FPGA(15)中进行闭环解调，得到对应的角速率信号；

(ii)脉冲调制信号的产生和施加

光纤陀螺的FPGA(15)产生一个脉冲调制信号，该脉冲调制信号经过D/A(16)转换和放大A(17)后作用于光纤陀螺的干涉仪(18)，对其相位进行调制，干涉仪(18)产生一个含有该脉冲调制信号的响应信号，响应信号和步骤(1)(i)得到的角速率信号叠加在一起生成一个干涉光信号从干涉仪(18)输出；

(iii)光纤陀螺本征频率解算

步骤(1)(ii)中干涉仪(18)输出的干涉光信号，经光电转换(11)后成为电信号，再经放大B(12)、滤波(13)后进行A/D(14)采样转换，A/D(14)转换后进入光纤陀螺的FPGA(15)，FPGA(15)计算出步骤(1)(ii)中响应信号与脉冲调制信号之间的时间延迟量，该时间延迟量再减去步骤(1)(ii)干涉光信号在干涉仪(15)外部光路的传输时间后得到光纤陀螺Sagnac敏感环路渡越时间τ，τ对应的频率即为光纤陀螺当前时刻的本征频率；

(2)实现光纤陀螺相位调制频率的可调

相位调制频率＝时钟频率/分频数，将原来是固定数值的分频数设为可变量，控制分频数可变量的大小，即能实现相位调制频率可调；

(3)光纤陀螺相位调制频率自动跟踪光纤陀螺本征频率

(i)FPGA(15)对步骤(1)(iii)解算得到的当前光纤陀螺的本征频率对应的渡越时间τ和步骤(1)(i)光纤陀螺的FPGA(15)产生的调制信号的半周期τ′进行比较，并计算两者的差值Δτ；

(ii)对步骤(3)(i)中的差值Δτ进行积分，积分结果经过平滑之后产生负反馈，作用于步骤(2)中的分频数，从而控制步骤(1)(i)光纤陀螺的FPGA(15)产生的调制信号的半周期τ′；

(iii)将Δτ始终控制在0附近，使步骤(1)(i)光纤陀螺的FPGA(15)产生的调制信号的半周期τ′和光纤陀螺的本征频率对应的渡越时间τ保持一致，实现光纤陀螺的相位调制频率对本征频率的跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺本征频率的跟踪方法，其特征在于：所述步骤(1)(ii)的脉冲调制信号的频率为大于100Hz、小于步骤(1)(i)光纤陀螺的FPGA(15)产生的调制信号频率的1/10。

3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺本征频率的跟踪方法，其特征在于：所述步骤(1)(ii)的脉冲调制信号作用于干涉仪后产生的相位调制幅度为2π/3～π。

4.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺本征频率的跟踪方法，其特征在于：所述步骤(1)(i)光纤陀螺的FPGA(15)产生的调制信号的半周期τ′的调节精度Δτ′，表征相位调制频率的调节精度，存在Δτ′=1fC,]]>f_C为时钟频率。

5.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺本征频率的跟踪方法，其特征在于：所述步骤(1)(ii)的脉冲调制信号施加于步骤(1)(i)光纤陀螺的FPGA(15)产生的调制信号半周期的前1/3部分，脉冲宽度不大于半周期的1/6。

6.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺本征频率的跟踪方法，其特征在于：所述步骤(1)(iii)用于光纤陀螺本征频率解算的A/D采样在方波调制半周期的前1/3部分进行。

7.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺本征频率的跟踪方法，其特征在于：所述步骤(1)(i)用于角速率解调的A/D采样在方波调制半周期的后2/3部分进行。