[发明专利]光纤陀螺动态特性评估装置及方法

说明书

本发明公开一种光纤陀螺动态特性评估装置及方法。其中所述评估方法被执行时包括创建数字闭环光纤陀螺仪的等效动态模型；根据所述等效动态模型建立简化模型；获取所述简化模型的传递函数；根据所述传递函数获取所述简化模型的带宽，并且根据所述带宽及外部角频率获取相位滞后；引入所述数字闭环光纤陀螺仪的全部实际参数，获取所述带宽的取值与至少一所述实际参数的关系。

技术领域

本发明涉及速率级光纤陀螺姿态测量、伺服跟踪及控制领域，具体而言，涉及光纤陀螺动态特性评估装置及方法。

背景技术

光纤陀螺传感器(Fiber Optic Gyroscope，FOG)是基于Sagnac效应发展起来的新型角速率传感器。光纤陀螺的技术发展已相对成熟，不同精度的工程化系列光纤陀螺产品已得到广泛应用。

近年来，由于光纤陀螺传感器具备角速度跟踪特性好、体积小、精度高的特点，在姿态测量、伺服控制、光电跟瞄等领域受到广泛关注并得到大量应用。

随着各类跟踪系统升级换代，外部需求对控制系统的跟踪品质持续提高，控制系统对光纤陀螺传感器的动态(带宽)性能要求也同样提出更高要求。

不同于传统的机械陀螺传感器，光纤陀螺传感器以光作为传输介质，理论上就具有极快的响应速度和极高的带宽，速率级光纤陀螺传感器带宽可达几十kHz以上，但受信号处理方案等的限制，实际应用带宽降低为1Khz～10Khz。

考虑到光纤陀螺串口输出形式，常规使用更新频率为500hz～1kHz，则陀螺解调数据在输出前需要经过积分处理，因此实测带宽只有100～300hz左右。

另外，经研究发现，带宽越高，相位滞后越小，光纤陀螺的瞬态噪声会越大，噪声越大会影响控制精度；相反，降低光纤陀螺带宽特性，相位滞后越大，控制精度反而会提高。因此需根据具体应用场境，合理设计光纤陀螺的带宽特性，实现角频率跟踪能力和精度指标相互平衡。

目前评估光纤陀螺动态性能的测试方法有如下方式。

基于角振动台的光纤陀螺测试方法，所述测试方法中应用的角振动台只可产生100hz～300hz角振动，存在测试能力低，测试费用高的缺点。

基于磁光法拉第效应的光纤陀螺测试方法，所述测试方法虽然能够克服角振动台测试能力低的问题，但低磁场敏感性的陀螺信息容易被磁光效应产生的噪声容易淹没造成无法测量。

基于电压模拟信号的光纤陀螺测试方法，所述测试方法通过信号发生器模拟角振动台的角振动情况，再将发生信号叠加到陀螺电路上，实现动态测量；但所述测试方法同样会存在信号发生器对陀螺内部引入噪声较大的问题，影响测量精度。

发明内容

本发明实施例至少公开一种光纤陀螺动态性能评估方法。本发明评估方法建立数字闭环光纤陀螺的等效动态模型，推导出数字闭环光纤陀螺的系统传递函数，从理论层面分析光纤陀螺的真实频率特性情况，从而分析出影响带宽的各主要因素，为光纤陀螺的定制化动态性能设计及评估提供重要参考。

为了实现上述内容，本实施例中所述评估方法被执行时包括：

S100、创建数字闭环光纤陀螺仪的等效动态模型；

S210、根据所述等效动态模型建立简化模型；

S220、获取所述简化模型的传递函数；

S230、根据所述传递函数获取所述简化模型的带宽，并且根据所述带宽及外部角频率获取相位滞后；

S300、引入所述数字闭环光纤陀螺仪的全部实际参数，获取所述带宽的取值与至少一所述实际参数的关系。