[发明专利]一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机抖激光陀螺的抖动去除的方法，特别是一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，用于激光陀螺中。

背景技术

机抖激光陀螺在捷联式惯导系统中已经得到了广泛应用，为了减小闭锁效应的影响，通过机械抖动人为引入了一个正弦交变角速度，使得陀螺的输出不仅包含了载体的运动角速度信息，还包含了抖动角速度，所以要对陀螺输出进行解调以去除抖动的影响。目前国内外有许多关于机抖激光陀螺去除抖动的文献，一般都采用相关滤波或者自适应滤波，也有将它们与陷波滤波器或者FIR滤波器相结合的方法，这些方法虽然有效但都需要高频采样(至少1kHz)，对硬件采样电路和数据处理速度的要求较高，增加了系统成本，还会降低系统的可靠性。

人们经常采用的一种简单的常规去抖方法为：同时对陀螺输出和抖动输出进行采样，然后将抖动输出乘以事先测定的比例系数再从陀螺输出中减去。该方法无需高频采样，可以在导航解算的同时进行实时去抖，但是它最大的缺点就在于陀螺测出的抖动角速度与抖动输出之间经常有相位差，并且随着环境因素的变化，抖动频率、相位差和比例系数可能发生变化，最终导致陀螺输出中还残留有较大的抖动角速度误差。

发明内容

本发明的技术解决问题：针对现有技术的不足，本发明提出了一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，该方法对抖动的频率、振幅和相位的变化具有自适应能力，能够有效减小激光陀螺输出中的抖动角速度误差并具有实时性。

本发明的技术解决方案：一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，实现如下：对陀螺信号和抖动信号进行差频采样，即陀螺和抖动信号的采样频率低于两倍的抖动信号的抖动频率，得到陀螺角增量G_av和抖动角增量D_av，分别对陀螺角增量G_av和抖动角增量D_av进行累加，得到陀螺角度G_a和抖动角度D_a；然后更新抖动频率f_d，再采用最小二乘法更新相位差及比例系数k_d；最后采用数字移相滤波器根据f_d和对抖动角度D_a进行数字移相，并由k_d以及数字移相滤波器增益系数K对陀螺角度G_a进行去抖，差分还原成角增量输出。

所述更新抖动频率f_d的方法为：当达到抖动频率f_d的更新周期时，判断抖动角度D_a与上次更新周期内计算出的D_a的平均值D_a0之差若大于阈值TH_d，则频率计数标志置位；若小于-TH_d，则频率计数标志清零，并且频率计数值加1；当到达更新周期时，频率计数值除以更新周期值即为f_d的更新值。

所述抖动频率f_d的更新周期为3秒钟。

所述阈值TH_d的大小为抖动角度D_a振幅的一半。

所述更新相位差及比例系数k_d方法为：在达到和k_d的更新周期时，认为抖动信号为正弦波，先对陀螺角增量G_av去除均值得到G_av1，然后利用最小二乘法，分别对G_av1的振幅A_g和相位以及抖动角增量D_av的振幅A_d和相位进行拟合，再按照(1)式得到更新后的和k_d，

所述的更新和k_d的周期是1分钟，计算和k_d的周期为0.025秒，当达到更新周期时，将这一周期内计算的和k_d的平均值作为更新结果。

所述数字移相器采用一阶数字滤波器，传递函数为