[发明专利]基于新型调制的集成光学陀螺闭环反馈系数实时跟踪方法

说明书

本发明公开了一种基于新型调制的集成光学陀螺闭环反馈系数实时跟踪方法，属于谐振式集成光学陀螺技术领域；首先，分析了集成光学相位调制器系数对集成光学陀螺标度因数稳定性的影响机理。然后，提出了一种新的四态调制技术，该技术由基本三角调制信号和解调调制系数的三角信号组成，可以在不增加光学器件的情况下同步检测角速度信息和集成光学相位调制器系数。最后，设计了基于新型四态调制技术的闭环反馈系数实时跟踪系统，将环路增益调整为常数，使得标度因子不随调制系数的漂移而发生改变，以提高谐振式集成光学陀螺标度因数的稳定性。

技术领域

本发明属于谐振式集成光学陀螺技术领域，具体涉及一种基于新型调制的集成光学陀螺闭环反馈系数实时跟踪方法。

背景技术

基于萨格纳克效应的光学陀螺已成为惯性系统中，可实现高精度角速度传感的主要研究方向，而其中的谐振式集成光学陀螺可单片式集成，在成本、体积和理论灵敏度等方面都具有巨大潜在优势。然而，由于集成光学陀螺关键的光学参数受环境因素的影响，使得谐振式集成光学陀螺的检测精度变差，因此优化集成光学陀螺检测精度的信号处理方法至关重要。

在谐振式集成光学陀螺中，多光束干涉得到的关于角速度的干涉光，是关于角速度信号的微弱信号，一般先通过微弱信号调制解调的理论来提高角速度信息的信噪比，然后通过双闭环控制系统，锁定激光器频率的同时实现角速度的闭环跟踪，来提高谐振式集成光学陀螺的检测精度和动态性能。

而在谐振式集成光学陀螺中，集成光学相位调制器为角速度闭环的执行单元，调制系数随温度变化直接影响角速度闭环反馈回路的增益，进而导致集成光学陀螺的标度因子也随温度变化。另外，目前一般采用基于频率调制的方法抑制谐振式集成光学陀螺背反、背散噪声，而集成光学相位调制器的系数变化直接影响噪声抑制效果，进而影响谐振式集成光学陀螺的检测精度。

因此，研究如何实现集成光学相位调制器系数的实时跟踪，对于集成光学陀螺检测精度优化具有重要意义。虽然有研究者通过将马赫-曾德干涉仪用到双路闭环陀螺中，来实现对调制器系数的跟踪，但其引入了其他光学器件不利于谐振式集成光学陀螺的集成，并且在检测调制器系数时不能同时检测角速度信息，影响谐振式集成光学陀螺角速度的实时检测。

因此，在不增加任何光学器件的前提下，研究如何实现对集成光学相位调制器系数与角速度信号的实时同步检测，以及集成光学相位调制器系数实时跟踪调整，以保证集成光学陀螺标度因子全温的恒定以及角速度的高精度检测，对于集成光学陀螺在复杂环境中的应用至关重要。

发明内容

本发明针对谐振式集成光学陀螺的集成光学相位调制器系数，随温度变化直接影响集成光学相位调制器的标度因子和噪声抑制效果，进而影响谐振式集成光学陀螺的检测精度等难题，提出了一种可实现谐振式集成光学陀螺关键光学参数同步实时检测调制解调的多态波调制方法，并提出了角速度闭环反馈系数实时跟踪控制的方法，以提高谐振式集成光学陀螺的检测精度；具体是一种基于新型调制的集成光学陀螺闭环反馈系数实时跟踪方法。

所述的闭环反馈系数实时跟踪控制方法，具体步骤如下：

步骤一、搭建集成光学陀螺闭环检测装置；

所述闭环检测装置包括：激光器，集成光学相位调制器，环形波导谐振腔，顺时针探测器和逆时针探测器，前向放大器，模数转换器，集成光学相位调制系数跟踪控制器，激光锁频环路控制器和角速度跟踪环路控制器；

激光器与Y波导连接，Y波导两侧加有集成光学相位调制器，调制后的光信号经过环形波导谐振腔，在谐振腔内分别沿着顺时针与逆时针进行传输，经两个输出端口后依次经过连接的光电探测器，前向放大器和模数转换器，进入数字信号处理过程：顺时针光路经过解调部分分成两路，其中一路光后续连接集成光学相位调制系数跟踪控制器，另一路光后续连接角速度跟踪环路控制器，这两部分共同反馈给集成光学相位调制器；逆时针光路连接激光锁频环路控制器，反馈到激光器。