CN106840157A - 一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法 - Google Patents

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王宇轩
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Abstract

本发明涉及光纤陀螺惯性测量装置角频率特性设计技术，为满足在低频段需要较小的相位延迟，且相位延迟固定；在高频段需要消除幅值放大的技术问题，本发明公开了一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性设计方法，其步骤是：减少陀螺数据发送周期，降低数据传输延时；采用应答式通讯传输方法，利用同步脉冲信号控制3路陀螺同时发送数据；采用数字滤波器滤除高频幅值放大。其优点和效果是：减少陀螺数据发送周期，降低信号延时产生的相位滞后；采用硬件电路产生脉冲信号控制陀螺数据发送，惯测装置角频率特性相位延迟准确，不产生波动，测量误差小；利用数字滤波器消除高频幅值放大，参数调整灵活，可根据不同工况进行设计。

Description

一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法
技术领域
本发明涉及一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法，适合于对角频率特性具有较高要求的各类应用，特别是高机动战术导弹上应用的惯测装置。
背景技术
光纤陀螺惯性测量装置是飞行器的惯性敏感元件，其主要功能是实时测量沿敏感轴输入的角速度分量和加速度分量，并定时向外发送数据，一般由3个正交的光纤陀螺仪、3个正交的加速度计、电源电路、I/F转换电路、接口电路、结构及减振器等几部分组成。传统的惯测装置一般采用3个光纤陀螺独立工作，各自定时广播发送数据的设计方法，陀螺数据发送周期与惯组接口电路处理周期不一致，产生周期性变化的时间延迟，造成角频率特性相位指标波动；同时传统的惯测装置多采用减振器以提高产品的力学环境适应性，减振器的高频谐振放大会严重影响惯测装置的角频率特性，造成高频幅值放大。
随着飞行器飞行速度、机动性能的不断提高，对惯测装置的角频率特性提出了越来越高的要求，在低频段需要较小的相位延迟以满足飞行器响应快速性的要求，且相位延迟固定；在高频段需要消除幅值放大以降低高频振动对控制系统的影响。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明要解决的是惯测装置角频率特性相位指标波动及高频幅值放大技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下的技术方案实现的，一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法，包括如下步骤：
1）减少陀螺数据发送周期，降低数据传输延时；
通过提高陀螺数据发送波特率及数据发送周期，控制陀螺传输时间；
2）采用应答式通讯传输方法，利用同步脉冲信号控制3路陀螺同时发送数据；
3）采用数字滤波器滤除高频幅值放大
接口电路完成3路陀螺的信息采集后，通过一个IIR滤波器进行数字滤波，消除高频幅值放大。
本发明方法与现有技术相比，其优点和有益效果是：
采用硬件电路产生脉冲信号控制陀螺数据发送，惯测装置角频率特性相位延迟准确，不会产生波动，测量误差小；利用数字滤波器消除高频幅值放大，参数调整灵活，可根据不同工况进行设计。
附图说明
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1是同步脉冲信号硬件接口原理图；
图2是本发明的光纤陀螺与惯测装置接口电路通信协议示意图；
图3是本发明前、后的角频率特性波特图对比。
具体实施方式
一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法，其步骤是：
1、减少陀螺数据发送周期，降低数据传输延时
将陀螺输出通讯波特率提高到460.8kbps，数据发送周期减少到0.625ms，控制陀螺数据传输时间在0.5ms以内。
2、采用应答式通讯传输方法，利用同步脉冲信号控制3路陀螺同时发送数据
利用惯测装置接口电路产生同步脉冲信号，并采用RS-422A接口将其发送给3个光纤陀螺，其硬件接口原理图如图1所示。3个光纤陀螺收到脉冲信号后在规定时间内向接口电路发送角速度信息，接口电路采用3路并行的数字量接口同步接收3路光纤陀螺信息，其通讯时序图如图2所示。
3、采用数字滤波器滤除高频幅值放大
采用如下的IIR滤波器进行数字滤波，滤波器传递函数如下：
（1）
式中：
为滤波器系数，选取、、、、、；
采样周期选择为0.0025s。
增加滤波器后惯测装置角频率特性等效传递函数如下：
（2）
式中：
为陀螺输出的标度因子；
为惯测装置减振器环节，其传递函数可以通过试验测得；
为陀螺和接口电路之间的通信延迟；
为接口电路输出滤波器。
其中陀螺和接口电路之间的通讯延迟在采用第2步方法后为一个固定值。
如图3是本发明前、后的角频率特性波特图对比，采用本发明前、后惯测装置角频率特性技术指标对比情况如下表所示：
表1 采用本发明前、后惯测装置角频率特性技术指标对比
性能指标 本发明前惯测装置实测值 本发明后惯测装置实测值
20Hz频率处相移（º） -12.8~-15.6 -15.6
70Hz频率处相移（º） -41.9~-51.8 -54.8
谐振频率（Hz） 180 无明显谐振
谐振峰（dB） 5.09 无明显谐振
有图3、表1可知，本发明前惯测装置在20Hz处相频特性有约2.8º波动，在70Hz处有约9.9º波动，采用本发明后无明显波动；本发明前在谐振频率处具有谐振峰5.09dB，采用本发明后无明显谐振峰。

Claims (4)

1.一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）减少陀螺数据发送周期，降低数据传输延时；
通过提高陀螺数据发送波特率及数据发送周期，控制陀螺传输时间；
2）采用应答式通讯传输方法，利用同步脉冲信号控制3路陀螺同时发送数据；
3）采用数字滤波器滤除高频幅值放大
接口电路完成3路陀螺的信息采集后，通过一个IIR滤波器进行数字滤波，消除高频幅值放大。
2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法，其特征在于：所述的步骤2）中利用硬件RS-422A接口电路同时向3路陀螺发送同步脉冲信号，3个光纤陀螺收到脉冲信号后在规定时间内向接口电路发送角速度信息，接口电路采用3路并行的数字量接口同步接收3路光纤陀螺信息。
3.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法，其特征在于：所述的步骤3）中，采用IIR滤波器进行数字滤波，滤波器传递函数如下：
（1）
式中：
为滤波器系数。
4.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺惯性测量装置角频率特性实现方法，其特征在于：采样周期选择为0.0025s，增加滤波器后惯测装置角频率特性等效传递函数如下：
（2）
式中：
为陀螺输出的标度因子；
为惯测装置减振器环节，其传递函数可以通过试验测得；
为陀螺和接口电路之间的通信延迟；
为接口电路输出滤波器。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105659836B (zh) * 2005-06-07 2007-01-24 北京航天时代光电科技有限公司 全数字闭环光纤陀螺系统频率特性的仿真测试方法
CN102620729A (zh) * 2012-04-19 2012-08-01 北京航空航天大学 一种机抖激光陀螺惯性测量单元数字滤波器设计方法
CN103591961A (zh) * 2013-11-26 2014-02-19 北京航空航天大学 一种基于dsp和fpga的捷联罗经导航计算机
CN104460464A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 北京航空航天大学 一种基于dsp和cpld开发的imu数据采集电路及采集方法
US20150160012A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-11 Seiko Epson Corporation Detection device, sensor, electronic apparatus and moving object

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105659836B (zh) * 2005-06-07 2007-01-24 北京航天时代光电科技有限公司 全数字闭环光纤陀螺系统频率特性的仿真测试方法
CN102620729A (zh) * 2012-04-19 2012-08-01 北京航空航天大学 一种机抖激光陀螺惯性测量单元数字滤波器设计方法
CN103591961A (zh) * 2013-11-26 2014-02-19 北京航空航天大学 一种基于dsp和fpga的捷联罗经导航计算机
US20150160012A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-11 Seiko Epson Corporation Detection device, sensor, electronic apparatus and moving object
CN104460464A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 北京航空航天大学 一种基于dsp和cpld开发的imu数据采集电路及采集方法

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