[发明专利]一种光纤陀螺中整流误差的实时补偿方法

权利要求书

1.一种光纤陀螺中整流误差的实时补偿方法，其特征在于该方法包括：光纤陀螺中，中央处理器(1)通过相位调制器(2)对光学系统(3)进行周期方波相位调制和闭环控制，周期方波相位调制信号由奇、偶周期组成，采样电路(4)对光学系统(3)输出信号进行模拟数字转换采样，得到输出信号的数字采样值，送至中央处理器(1)中进行角速率信息的同步解调，得到角速率对应的数字量；同时采样电路(4)的数字采样值传输至中央处理器(1)中进行计算得到整流误差对应的非互易相位差，并转换为整流误差对应的数字量；中央处理器(1)中将经同步解调得到的角速率对应的数字量减去整流误差对应的数字量，得到并输出补偿后的角速率对应的数字量，进行整流误差的实时补偿。

2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺中整流误差的实时补偿方法，其特征在于：所述的中央处理器(1)包括整流误差补偿单元(5)和调制解调单元(6)，整流误差补偿单元(5)接收来自采样电路(4)的数字采样值，经计算得到整流误差对应的非互易相位差，并转换为整流误差对应的数字量，调制解调单元(6)向相位调制器(2)发送相位调制信号，并对来自光学系统(3)的输出信号的数字采样值进行同步解调，并与来自整流误差补偿单元(5)的整流误差对应的数字量进行相减计算得到补偿后的角速率对应的数字量。

3.根据权利要求2所述的一种光纤陀螺中整流误差的实时补偿方法，其特征在于：所述的中央处理器(1)的整流误差补偿单元(5)中，由采样电路的数字采样值转换为整流误差对应的数字量的具体步骤包括：

1)通过奇偶周期判断单元(5.1)根据周期方波相位调制信号的奇、偶周期分别获得奇数周期采样值I_奇和偶数周期采样值I_偶，并分别储存在奇数周期采样值寄存器(5.2)和偶数周期采样值寄存器(5.3)中，表示为以下公式：

I_奇＝I[1+cos(-φ_b+Δφ_e)]

I_偶＝I[1+cos(φ_b+Δφ_e)]

其中，奇、偶周期的每个周期的持续时间为光纤陀螺中光纤环的渡越时间，-φ_b、φ_b分别为奇、偶两个周期的调制相位；

2)通过光强和残余相位计算单元(5.4)对奇数周期采样值寄存器(5.2)和偶数周期采样值寄存器(5.3)中的奇数周期采样值I_奇和偶数周期采样值I_偶采用以下公式进行求和与求差，分别得到奇偶周期采样值求和项sA和奇偶周期采样值求差项sB两组信号：

再采用以下公式对奇偶周期采样值求和项sA和奇偶周期采样值求差项sB信号进行计算，获得当前时刻的光强I和残余相位Δφ_e：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\φ}}_e=\arcsin \{\left(\frac{sB}{sA}\right)\·\sin \left({\mathrm{\φ}}_b\right)\·\frac{1+\cos \left({\mathrm{\φ}}_b\right)\sqrt{1-{\left(\frac{sB}{sA}\right)}^2}}{{\sin }^2\left({\mathrm{\φ}}_b\right)+{\left(\frac{sB}{sA}\right)}^2{\cos }^2\left({\mathrm{\φ}}_b\right)}\}\\ I=\frac{sB}{2\sin \left({\mathrm{\φ}}_b\right)\sin \left({\mathrm{\Δ\φ}}_b\right)}\end{array}\right.$

将得到的光强I和残余相位Δφ_e分别储存在光强先进先出寄存器(5.5)和残余相位先进先出寄存器(5.6)中，对光强先进先出寄存器(5.5)和残余相位先进先出寄存器(5.6)进行数据更新，得到光强序列和残余相位序列；

3)再由频谱分析单元(5.7)对光强先进先出寄存器(5.5)和残余相位先进先出寄存器(5.6)中的光强序列和残余相位序列分别进行频谱分析，获得当前频率f下的光强幅度谱AI(f)、光强相位谱残余相位幅度谱AΔφ_e(f)和残余相位相位谱

4)采用以下公式对光强幅度谱针对零频的幅值进行归一化，获得当前频率f下的光强调制项系数幅度谱αI(f)：

αI(f)＝AI(f)/AI(0)

其中，AI(0)为频率f＝0时光强幅度谱AI(f)的幅值；

5)通过频谱分析单元(5.7)将计算获得的光强调制项系数幅度谱αI(f)、光强相位谱残余相位幅度谱AΔφ_e(f)和残余相位相位谱分别储存到光强调制项系数幅度谱寄存器(5.8)、光强相位谱寄存器(5.9)、残余相位幅度谱寄存器(5.10)和残余相位相位谱寄存器(5.11)中；

6)然后由整流误差计算单元(5.12)从光强调制项系数幅度谱寄存器(5.8)、光强相位谱寄存器(5.9)、残余相位幅度谱寄存器(5.10)和残余相位相位谱寄存器(5.11)中提取光强调制项系数幅度谱αI(f)、光强相位谱残余相位幅度谱AΔφ_e(f)和残余相位相位谱再根据以下公式计算得到整流误差对应的非互易相位差Δφ_err：

其中J_i()为i阶第一类贝塞尔函数；

7)最后根据公式计算得到整流误差对应的数字量，其中K为闭环光纤陀螺的输出数字量和非互易相位差的转换系数，单位为rad/LSB。

4.根据权利要求3所述的一种光纤陀螺中整流误差的实时补偿方法，其特征在于：所述的步骤4)中，当所述的频率f＝0时，光强调制项系数幅度谱αI(f)为0。