[发明专利]一种基于Costas环的全数字半球谐振陀螺频率跟踪回路

权利要求书

1.一种基于Costas环的全数字半球谐振陀螺频率跟踪回路，其特征在于，所述频率跟踪回路包括：陀螺电极振动信号采样电路、压控振荡器、乘法器、低通滤波器、相位误差信号运算器和环路滤波器；

所述陀螺电极振动信号采样电路分别采集陀螺x电极和y电极上的振动信号；

两路振动信号分别与所述压控振荡器的sin支路和cos支路的输出信号通过各个所述乘法器进行乘法鉴相，再通过各个所述低通滤波器进行滤波；

滤波后的信号经过所述相位误差信号运算器计算得到相位误差信号后送至所述环路滤波器；

所述环路滤波器根据输入的所述相位误差信号产生控制信号，所述控制信号对所述压控振荡器输出信号的相位进行调整，使得所述振动信号与所述压控振荡器输出信号相位差不断减小至环路锁定稳态相位差为0。

2.根据权利要求1所述的频率跟踪回路，其特征在于，所述陀螺电极振动信号采样电路包括分别与陀螺x电极和y电极连接的两路AD采样电路；

两路AD采样电路通过同步触发信号进行同步采集。

3.根据权利要求1所述的频率跟踪回路，其特征在于，所述压控振荡器的sin支路和cos支路的信号分别为：

V_c为cos支路信号，V_s为sin支路信号，ω₁为压控振荡器输出信号频率，为压控振荡器初始相位。

4.根据权利要求3所述的频率跟踪回路，其特征在于，所述相位误差信号L根据经过四个所述低通滤波器进行滤波后得到的参量得到：

其中，四个参量C_x、S_x、C_y和S_y的计算公式为：

x为x电极的振动信号,y为y电极的振动信号，a为主波波腹，q为正交波腹，θ为主波波腹与x电极方位角，ω₀为陀螺谐振频率，为初始相位。

5.根据权利要求1所述的频率跟踪回路，其特征在于，所述频率跟踪回路还包括α-β滤波器；

所述相位误差信号经过所述α-β滤波器进行α-β滤波再后送至所述环路滤波器。

6.根据权利要求1所述的频率跟踪回路，其特征在于，所述环路滤波器在z域的数字化系统函数为：

C₁和C₂是环路滤波器参数。

7.根据权利要求1所述的频率跟踪回路，其特征在于，所述压控振荡器在FPGA中采用DDS实现，所述DDS的输出信号的频率为：

f_out＝(M₀+ΔM)*f_clk/2^N；

M₀为环路中心频率控制字，ΔM为环路滤波器输出频差控制字，f_clk为系统时钟，N为DDS频率控制字位宽。