[发明专利]一种高可靠性配置时分复用光纤陀螺

说明书

本发明公开了一种高可靠性配置时分复用光纤陀螺，采用时分复用技术，多轴共用光源驱动电路、光源、探测器和信号处理电路，具有质量轻、体积小和功耗低等方面的优点。采用四轴冗余配置方案，能够容许一个敏感轴发生故障而不影响光纤陀螺的正常工作，采用双光源驱动电路、双光源、双探测器和双信号处理电路方案，对光纤陀螺系统的薄弱环节和故障率较高的光电器件进行冗余设计，以提高光纤陀螺的可靠性，延长使用寿命，降低单机的故障概率。信号处理电路设置专门通道从中提取三个正交敏感轴的光功率信息作为故障的判据进行故障诊断和重构；采用分时调制的方案，工作敏感轴和故障敏感轴通过调制信号进行切换，不需要复杂的控制器件。

技术领域

本发明涉及卫星用微小型干涉式光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种高可靠性配置时分复用光纤陀螺。

背景技术

光纤陀螺因其可靠性高、精度高、体积小和重量轻等优势在空间任务中有很好的应用和可行性。随着卫星系统朝着高精度、轻小型、低功耗和低成本的方向发展，对光纤陀螺提出了可靠性高、成本低和体积小的要求。因此，减小体积、提高可靠性是光纤陀螺应用于空间任务的重要的措施。

时分复用技术是减小光纤陀螺体积、降低质量、功耗和节约成本的重要手段。传统的时分复用光纤陀螺的构型，如图1所示，包括：光源101、耦合器102、X敏感轴103、Y敏感轴104、Z敏感轴105、探测器106以及信号处理电路107；其中，每个敏感轴包括Y波导108和光纤环109。这种时分复用方案虽然对于卫星用有很大的优势，然而，由于光电器件和功能模块的复用，单个器件的失效必然会影响陀螺整机的正常工作。尤其包括光源、探测器以及Y波导在内的有源器件，是发生故障较大的器件。这些器件的失效或者性能降低必然会导致陀螺整机的失效，造成任务失败。

因此，从可靠性角度考虑，传统的时分复用光纤陀螺在卫星空间任务应用中还存在一定的局限性。若想解决上述局限性必须通过必要的技术手段提高时分复用光纤陀螺的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高可靠性配置时分复用光纤陀螺，用以同时满足光纤陀螺的微型化要求和高可靠性要求。

因此，本发明提供了一种高可靠性配置时分复用光纤陀螺，包括：第一光源、第二光源、第一探测器、第二探测器、耦合器、X敏感轴、Y敏感轴、Z敏感轴、S敏感轴、第一信号处理电路、第二信号处理电路、第一光源驱动电路以及第二光源驱动电路；其中，

所述第一光源、所述第二光源、所述第一探测器和所述第二探测器分别与所述耦合器的前端四个端口连接，所述X敏感轴、所述Y敏感轴、所述Z敏感轴和所述S敏感轴分别与所述耦合器的后端四个端口连接；

所述第一探测器与所述第一信号处理电路连接，所述第二探测器与所述第二信号处理电路连接，所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路通过第一电子开关与所述X敏感轴、所述Y敏感轴、所述Z敏感轴和所述S敏感轴连接；

所述第一光源驱动电路通过第二电子开关与所述第一光源连接，所述第二光源驱动电路通过第三电子开关与所述第二光源连接；

所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路分别独立控制所述第一电子开关、所述第二电子开关和所述第三电子开关的闭合与断开；

所述X敏感轴、所述Y敏感轴、所述Z敏感轴和所述S敏感轴分别包括Y波导和光纤环；所述X敏感轴、所述Y敏感轴和所述Z敏感轴两两正交，所述S敏感轴斜置；

在所述X敏感轴、所述Y敏感轴和所述Z敏感轴的光功率都正常时，所述第一信号处理电路分别与所述X敏感轴、所述Y敏感轴、所述Z敏感轴和所述S敏感轴连接，所述第一光源驱动电路与所述第一光源连接，所述第二光源驱动电路与所述第二光源断开，所述第一光源驱动电路驱动所述第一光源提供光，通过时分复用调制利用所述X敏感轴、所述Y敏感轴和所述Z敏感轴进行姿态测量；