CN108692741A - 一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法及装置，属于闭环光纤陀螺标度因数误差抑制领域，解决了现有技术中闭环光纤陀螺在启动过程中标度因素误差大、启动时间长的问题。所述方法包括以下步骤：建模计算Steinhart‑Hart方程系数，并根据Steinhart‑Hart方程建立闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系；建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数；提取温控电桥电路平衡点电压，得到数字化平衡点电压；根据数字化平衡点电压，通过T和V_IN对应关系得到当前数字化平衡点电压相对应的温度，利用此对应温度和当前标度因数温度场补偿后的标度因数，获取最终的陀螺标度因数。实现了闭环光纤陀螺标度因数的快速稳定。

Description

一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法及装置

技术领域

本发明涉及闭环光纤陀螺标度因数误差抑制技术领域，尤其涉及一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法及装置。

背景技术

闭环光纤陀螺作为新一代光学陀螺仪的代表，具备快响应、大动态、低功耗、高精度等特点，已广泛应用于弹载、机载、卫星、舰船、火炮等领域。一款性能优异的闭环光纤陀螺不仅体现在优异的静态性能，更应具备在全温度范围内卓越的动态性能，主要表征为陀螺应具有良好标度因数稳定性。

随着现代化武器系统对快速、精准响应提出了更高要求，闭环光纤陀螺的快速启动性能显得尤为重要。目前关于闭环光纤陀螺快速响应的相关研究只涉及了零偏启动特性研究、SLD波长启动过程变化机理等方面，对于在启动过程中如何有效抑制标度因数误差的具体措施尚无相关报道。

对于战术武器系统中导航、制导应用的闭环光纤陀螺，通常采用超辐射发光二极管(SLD)作为其光源。其功率大、短相干长度、宽谱宽等优点有利于抑制闭环光纤陀螺中散粒噪声、偏振串扰、背向散射及克尔效应等造成的陀螺误差。同时，使用SLD光源也带来一些缺点，其中SLD波长漂移会造成标度因数发生变化，典型的SLD光源中心波长变化为400ppm/℃。对SLD发光管芯进行温控，同时对温度稳定后的全温波长变化进行补偿可以很好的解决全温下中心波长的漂移。但是在高、低温下闭环光纤陀螺启动瞬态过程，由于温控的滞后性，波长漂移会造成陀螺标度因数产生很大误差，陀螺启动过程持续时间长达数秒甚至数十秒，无法满足战术武器系统快速发射的应用需求。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法及装置，用以解决现有技术中闭环光纤陀螺在启动过程中标度因素误差大、启动时间长的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供了一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，所述方法包括以下步骤：

建模计算Steinhart-Hart方程系数，并根据Steinhart-Hart方程建立闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系；

建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数；

提取温控电桥电路平衡点电压，得到数字化平衡点电压；

根据数字化平衡点电压，通过T和V_IN对应关系得到当前数字化平衡点电压相对应的温度，利用此对应温度和当前标度因数温度场补偿后的标度因数，获得最终的陀螺标度因数；

其中，所述温控电桥电路包括所述闭环光纤陀螺SLD热敏电阻和三个配置电阻，所述温控电桥电路平衡点电压为所述SLD热敏电阻两端的电压。

本发明有益效果如下：通过建立闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系，对任意温度条件下启动过程的标度因数进行补偿，减小启动过程中的标度因数误差，能够实现闭环光纤陀螺启动过程中标度因数的快速稳定。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，建模计算Steinhart-Hart方程系数具体包括以下步骤：

采集SLD热敏电阻三个不同管芯温度T1、T2、T3下的数字化平衡点电压V_{IN_T}＝{V_{IN_T1},V_{IN_T2},V_{IN_T3}}；计算出对应SLD热敏电阻的阻值R_T＝{R_T1,R_T2,R_T3}；

基于上述管芯温度T1、T2、T3和R_T求取得到Steinhart-Hart方程的三个系数A、B、C。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采集SLD热敏电阻三个不同管芯温度下的数字化平衡点电压信息，计算得到对应SLD热敏电阻的阻值，并进一步得到Steinhart-Hart方程的三个系数。

进一步，根据Steinhart-Hart方程，得到闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系包括，将T和V_IN分别扩展N位，生成16进制的T_{_N}、V_{IN_N}，建立并保存T_{_N}和V_{IN_N}对应关系。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过建立T_{_N}和V_{IN_N}对应关系，能够降低对相关硬件设备的要求，达到节约资源、节省相关计算时间的目的。

进一步，建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数，包括以下步骤：

在闭环光纤陀螺工作范围内采集任意n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}和相应的数字化平衡点电压V_{T_C}＝{V_{T_C1},V_{T_C2},...,V_{T_Cn}}；

根据V_{T_C}计算出对应的SLD热敏电阻R_{T_C}＝{R_{T_C1},R_{T_C2},...,R_{T_Cn}}，基于R_{T_C}求取得到Steinhart-Hart方程对应的SLD管芯温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}；

计算温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}和标准温度T₀间差值ΔT_{T_C}＝T_{T_C}-T₀及标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}与标准标度因数温度场补偿因数KT₀间的差值ΔK_{T_C}＝K_{T_C}-KT₀，

基于上述ΔT_{T_C}、ΔK_{T_C}及多项式公式

ΔK_T＝a₁(ΔT)^n-1+a₂(ΔT)^n-2+···+a_n-1(ΔT)+a_n，其中n≥3且n为整数，求取SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT_{T_C}与标度因数变化量ΔK_{T_C}之间的拟合系数a₁,a₂,...,a_n。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采集n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数和相应的数字化平衡点电压，能够得到多项式的n个拟合系数，从而建立标度因数温度场补偿因数差值与温度变化量之间的关系。

进一步，将拟合系数a₁,a₂,...,a_n分别扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，并保存a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将拟合系数a₁,a₂,...,a_n扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，16进制补码参数与通讯接口协议位数一致，便于后期的数据处理，由此得到满足精度、通信接口协议需求的拟合系数。

进一步，求取最终的陀螺标度因数包括以下步骤：

采集数字化平衡点电压V_IN，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}；

计算温度T_{_N}和标准温度T_{0_N}间差值ΔT_{_N}＝T_{_N}-T_{0_N}，所述标准温度T_{0_N}为标准温度T₀扩展N位后生成的16进制结果；

拟合标度因数

ΔK_{T_fitting}＝a_{1_N}(ΔT)^n-1+a_{2_N}(ΔT)^n-2+···+a_{n-1_N}(ΔT)+a_{n_N}；

补偿后标度因数K_Temp＝K_T-ΔK_{T_fitting}，其中，K_T为此时的标度因数温度场补偿因数；

最终的陀螺标度因数：K_Compensation＝K_Temp/N。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用上述优选方案，通过查找T_{_N}和V_{IN_N}对应关系获取最接近V_IN的V_{IN_N}以及V_{IN_N}对应的T_{_N}，并通过后续较为简单的计算得到最终的陀螺标度因数，能够有效缩短启动时间，该方案可求取全温度范围内的陀螺标度因数，有效提升闭环光纤陀螺在全温度范围内标度因数的启动性能，能够满足战术武器应用需求。

另一方面，提供了一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置，所述装置包括以下模块：信号提取模块、信号采集模块、标度因数快速稳定模块、时序逻辑模块；

其中，

所述信号提取模块包括温控电桥电路，用于输出温控电桥电路平衡点电压；

所述信号采集模块将信号提取模块获取的电压信号依次进行阻抗匹配、滤波、放大和ADC采样，得到数字化平衡点电压；

所述标度因数快速稳定模块根据数字化的平衡点电压求取并输出最终的陀螺标度因数；

所述时序逻辑模块，用于控制信号采集模块和标度因数快速稳定模块工作频率及逻辑先后顺序；

所述温控电桥电路包括所述闭环光纤陀螺SLD热敏电阻和三个配置电阻，所述温控电桥电路平衡点电压为所述SLD热敏电阻两端的电压。

本发明有益效果如下：提供的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置，能够实现闭环光纤陀螺启动过程中标度因数的快速稳定。

进一步，所述标度因数快速稳定模块包括标度因数温度场补偿模块、参数存储模块、标度因数启动补偿模块，

其中，

标度因数温度场补偿模块，用于实时获取当前温度下的标度因数温度场补偿因数；

参数存储模块，用于存储T_{_N}和V_{IN_N}对应关系及多项式公式拟合系数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}；

采用上述进一步方案的有益效果是：标度因数启动补偿模块，用于根据实时获取的数字化平衡点电压、标度因数温度场补偿模块输出结果及参数存储模块中与数字化平衡点电压相对应的温度值，求取最终的陀螺标度因数。

进一步，建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，包括以下步骤：

在闭环光纤陀螺工作范围内采集任意n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}和相应的数字化平衡点电压V_{T_C}＝{V_{T_C1},V_{T_C2},...,V_{T_Cn}}；

根据V_{T_C}计算出对应的SLD热敏电阻R_{T_C}＝{R_{T_C1},R_{T_C2},...,R_{T_Cn}}，基于R_{T_C}求取得到Steinhart-Hart方程对应的SLD管芯温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}；

计算温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}和标准温度T₀间差值ΔT_{T_C}＝T_{T_C}-T₀及标度因数温度场补偿因数K_{T_C＝}{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}与标准标度因数温度场补偿因数间的差值

基于上述ΔT_{T_C}、ΔK_{T_C}及多项式公式

ΔK_T＝a₁(ΔT)^n-1+a₂(ΔT)^n-2+···+a_n-1(ΔT)+a_n，其中n≥3且n为整数，求取SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT_{T_C}与标度因数变化量ΔK_{T_C}之间的拟合系数a₁,a₂,...,a_n；

将拟合系数a₁,a₂,...,a_n扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采集n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数和相应的数字化平衡点电压，能够得到多项式的n个拟合系数，从而建立标度因数温度场补偿因数差值与温度变化量之间的关系。通过将拟合系数a₁,a₂,...,a_n扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，16进制补码参数与通讯接口协议位数一致，便于后期的数据处理，由此得到满足精度、通信接口协议需求的拟合系数。

进一步，标度因数启动补偿模块，用于执行以下步骤，求取最终的陀螺标度因数：

根据信号采集模块采集到的数字化平衡点电压V_IN，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}；

计算温度T_{_N}和标准温度T_{0_N}间差值ΔT_{_N}＝T_{_N}-T_{0_N}，所述标准温度T_{0_N}为标准温度T₀扩展N位后生成的16进制结果；

拟合标度因数

ΔK_{T_fitting}＝a_{1_N}(ΔT)^n-1+a_{2_N}(ΔT)^n-2+···+a_{n-1_N}(ΔT)+a_{n_N}；

补偿后标度因数K_Temp＝ΔK_T-K_{T_fitting}，K_T为此时的标度因数温度场补偿模块输出结果；

最终的陀螺标度因数：K_Compensation＝K_Temp/N。

采用上述进一步方案的有益效果是：根据采集到的数字化平衡点电压V_IN，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}，并通过后续运算，快速得到最终的陀螺标度因数，能够有效缩短启动时间，通过标度因数补偿减小启动过程中的标度因数误差。

上述方法实施例和装置实施例，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法流程图；

图2为闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

方法实施例

本发明的一个具体实施例，公开了一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，如图1所示。

实施时，包括以下步骤：

步骤S1：建模计算Steinhart-Hart方程系数，并根据Steinhart-Hart方程建立闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系；

步骤S2：建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数；

步骤S3：提取温控电桥电路平衡点电压，得到数字化平衡点电压；

步骤S4：根据数字化平衡点电压，通过T和V_IN对应关系得到当前数字化平衡点电压相对应的温度，利用此对应温度和当前标度因数温度场补偿后的标度因数，获取最终的陀螺标度因数；

其中，所述温控电桥电路包括所述闭环光纤陀螺SLD热敏电阻和三个配置电阻，所述温控电桥电路平衡点电压为所述SLD热敏电阻两端的电压。

与现有技术相比，本实施例提供的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，通过建立闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系，对任意温度条件下启动过程的标度因数进行补偿，减小启动过程中的标度因数误差，能够实现闭环光纤陀螺启动过程中标度因数的快速稳定。

在上述方案的基础上，进行优化，建模计算Steinhart-Hart方程系数可以包括以下步骤：

步骤S11：采集SLD热敏电阻三个不同管芯温度T1、T2、T3下的数字化平衡点电压V_{IN_T}＝{V_{IN_T1},V_{IN_T2},V_{IN_T3}}；计算出对应SLD热敏电阻的阻值R_T＝{R_T1,R_T2,R_T3}；

步骤S12：基于上述管芯温度T1、T2、T3和R_T求取得到Steinhart-Hart方程的三个系数A、B、C。

通过采集SLD热敏电阻三个不同管芯温度下的数字化平衡点电压信息，计算得到对应SLD热敏电阻的阻值，并进一步得到Steinhart-Hart方程的三个系数。

根据Steinhart-Hart方程，得到闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系包括，将T和V_IN分别扩展N位，生成16进制的T_{_N}、V_{IN_N}，建立并保存T_{_N}和V_{IN_N}对应关系。

该实施例中，通过建立T_{_N}和V_{IN_N}对应关系，能够降低对相关硬件设备的要求，达到节约资源、节省相关计算时间的目的。

在上述方案的基础上，进行优化，建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数，包括以下步骤：

步骤S21：在闭环光纤陀螺工作范围内采集任意n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}和相应的数字化平衡点电压V_{T_C}＝{V_{T_C1},V_{T_C2},...,V_{T_Cn}}；

步骤S22：根据V_{T_C}计算出对应的SLD热敏电阻R_{T_C}＝{R_{T_C1},R_{T_C2},...,R_{T_Cn}}，基于R_{T_C}求取得到Steinhart-Hart方程对应的SLD管芯温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}；

步骤S23：计算温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}和标准温度T₀间差值ΔT_{T_C}＝T_{T_C}-T₀及标度因数温度场补偿因数K_{T_C＝}{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}与标准标度因数温度场补偿因数K_T0间的差值ΔK_{T_C}＝K_{T_C}-K_T0；

步骤S24：基于上述ΔT_{T_C}、ΔK_{T_C}及多项式公式ΔK_T＝a₁(ΔT)^n-1+a₂(ΔT)^n-2+···+a_n-1(ΔT)+a_n，其中n≥3且n为整数，求取SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT_{T_C}与标度因数变化量ΔK_{T_C}之间的拟合系数a₁,a₂,...,a_n。

采用上述优选方案，通过采集n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数和相应的数字化平衡点电压，能够得到多项式的n个拟合系数，从而建立标度因数温度场补偿因数差值与温度变化量之间的关系。

进一步地，将拟合系数a₁,a₂,...,a_n分别扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，并保存a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}。

通过将拟合系数a₁,a₂,...,a_n扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，16进制补码参数与通讯接口协议位数一致，便于后期的数据处理，由此得到满足精度、通信接口协议需求的拟合系数。

在上述方案的基础上，进行优化，求取最终的陀螺标度因数可以采用下述步骤：

步骤S41：采集数字化平衡点电压V_IN，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}；

步骤S42：计算温度T_{_N}和标准温度T_{0_N}间差值ΔT_{_N}＝T_{_N}-T_{0_N}，所述标准温度T_{0_N}为标准温度T₀扩展N位后生成的16进制结果；

步骤S43：拟合标度因数

ΔK_{T_fitting}＝a_{1_N}(ΔT)^n-1+a_{2_N}(ΔT)^n-2+···+a_{n-1_N}(ΔT)+a_{n_N}；

步骤S44：补偿后标度因数K_Temp＝K_T-ΔK_{T_fitting}，其中，K_T为此时的标度因数温度场补偿因数；

步骤S45：最终的陀螺标度因数：K_Compensation＝K_Temp/N。将补偿后的标度因数值除以位扩展系数N，能够保证最终的陀螺标度因数数据位数与通信接口协议位数一致。

采用上述优选方案，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}，并通过后续较为简单的计算得到最终的陀螺标度因数，能够有效缩短启动时间，该方案可求取全温度范围内的陀螺标度因数，有效提升闭环光纤陀螺在全温度范围内标度因数的启动性能，能够满足战术武器应用需求。装置实施例

本实施例提供了一种与上述任一方法实施例提供的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法相对应的装置，如图2所示：

一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置，所述装置包括以下模块：信号提取模块、信号采集模块、标度因数快速稳定模块、时序逻辑模块；

其中，

所述信号提取模块包括温控电桥电路，用于输出温控电桥电路平衡点电压；

所述信号采集模块将信号提取模块获取的电压信号依次进行阻抗匹配、滤波、放大和ADC采样，得到数字化平衡点电压；

所述标度因数快速稳定模块根据数字化的平衡点电压求取并输出最终的陀螺标度因数；

所述时序逻辑模块，用于控制信号采集模块和标度因数快速稳定模块工作频率及逻辑先后顺序；

所述温控电桥电路包括所述闭环光纤陀螺SLD热敏电阻和三个配置电阻，所述温控电桥电路平衡点电压为所述SLD热敏电阻两端的电压。

与现有技术相比，本实施例提供的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置，能够实现闭环光纤陀螺启动过程中标度因数的快速稳定。

优选的，标度因数快速稳定模块包括标度因数温度场补偿模块、参数存储模块、标度因数启动补偿模块，

其中，

标度因数温度场补偿模块，用于实时获取当前温度下的标度因数温度场补偿因数；

参数存储模块，用于存储T_{_N}和V_{IN_N}对应关系及多项式公式拟合系数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}；

标度因数启动补偿模块，用于根据实时获取的数字化平衡点电压、标度因数温度场补偿模块输出结果及参数存储模块中与数字化平衡点电压相对应的温度值，求取最终的陀螺标度因数。

进一步地，建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，包括以下步骤：

在闭环光纤陀螺工作范围内采集任意n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}和相应的数字化平衡点电压V_{T_C}＝{V_{T_C1},V_{T_C2},...,V_{T_Cn}}；

根据V_{T_C}计算出对应的SLD热敏电阻R_{T_C}＝{R_{T_C1},R_{T_C2},...,R_{T_Cn}}，基于R_{T_C}求取得到Steinhart-Hart方程对应的SLD管芯温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}；

计算温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}和标准温度T₀间差值ΔT_{T_C}＝T_{T_C}-T₀及标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}与标准标度因数温度场补偿因数间的差值

基于上述ΔT_{T_C}、ΔK_{T_C}及多项式公式

ΔK_T＝a₁(ΔT)^n-1+a₂(ΔT)^n-2+···+a_n-1(ΔT)+a_n，其中n≥3且n为整数，求取SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT_{T_C}与标度因数变化量ΔK_{T_C}之间的拟合系数a₁,a₂,...,a_n；

将拟合系数a₁,a₂,...,a_n扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}。

通过采集n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数和相应的数字化平衡点电压，能够得到多项式的n个拟合系数，从而建立标度因数温度场补偿因数差值与温度变化量之间的关系。通过将拟合系数a₁,a₂,...,a_n扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，16进制补码参数与通讯接口协议位数一致，便于后期的数据处理，由此得到满足精度、通信接口协议需求的拟合系数。

进一步地，标度因数启动补偿模块，用于执行以下步骤，求取最终的陀螺标度因数：

步骤S41：根据信号采集模块采集到的数字化平衡点电压V_IN，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}；

步骤S42：计算温度T_{_N}和标准温度T_{0_N}间差值ΔT_{_N}＝T_{_N}-T_{0_N}，所述标准温度T_{0_N}为标准温度T₀扩展N位后生成的16进制结果；

步骤S43：拟合标度因数

ΔK_{T_fitting}＝a_{1_N}(ΔT)^n-1+a_{2_N}(ΔT)^n-2+···+a_{n-1_N}(ΔT)+a_{n_N}；

步骤S44：补偿后标度因数K_Temp＝ΔK_T-K_{T_fitting}，K_T为此时的标度因数温度场补偿模块输出结果；

步骤S45：最终的陀螺标度因数：K_Compensation＝K_Temp/N。

根据采集到的数字化平衡点电压V_IN，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}，并通过后续运算，快速得到最终的陀螺标度因数，能够有效缩短启动时间，通过标度因数补偿减小启动过程中的标度因数误差。

上述方法实施例和装置实施例，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

建模计算Steinhart-Hart方程系数，并根据Steinhart-Hart方程建立闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系；

建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数；

提取温控电桥电路平衡点电压，得到数字化平衡点电压；

根据数字化平衡点电压，通过T和V_IN对应关系得到当前数字化平衡点电压相对应的温度，利用此对应温度和当前标度因数温度场补偿后的标度因数，获得最终的陀螺标度因数；

其中，所述温控电桥电路包括所述闭环光纤陀螺SLD热敏电阻和三个配置电阻，所述温控电桥电路平衡点电压为所述SLD热敏电阻两端的电压。

2.根据权利要求1所述的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，其特征在于，建模计算Steinhart-Hart方程系数具体包括以下步骤：

采集SLD热敏电阻三个不同管芯温度T1、T2、T3下的数字化平衡点电压V_{IN_T}＝{V_{IN_T1},V_{IN_T2},V_{IN_T3}}；计算出对应SLD热敏电阻的阻值R_T＝{R_T1,R_T2,R_T3}；

基于上述管芯温度T1、T2、T3和R_T求取得到Steinhart-Hart方程的三个系数A、B、C。

3.根据权利要求2所述的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，其特征在于，根据Steinhart-Hart方程，得到闭环光纤陀螺SLD热敏电阻管芯温度T和数字化平衡点电压V_IN对应关系包括，将T和V_IN分别扩展N位，生成16进制的T_{_N}、V_{IN_N}，建立并保存T_{_N}和V_{IN_N}对应关系。

4.根据权利要求1所述的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，其特征在于，建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数，包括以下步骤：

在闭环光纤陀螺工作范围内采集任意n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}和相应的数字化平衡点电压V_{T_C}＝{V_{T_C1},V_{T_C2},...,V_{T_Cn}}；

根据V_{T_C}计算出对应的SLD热敏电阻R_{T_C}＝{R_{T_C1},R_{T_C2},...,R_{T_Cn}}，基于R_{T_C}求取得到Steinhart-Hart方程对应的SLD管芯温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}；

计算温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}和标准温度T₀间差值ΔT_{T_C}＝T_{T_C}-T₀及标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}与标准标度因数温度场补偿因数间的差值

基于上述ΔT_{T_C}、ΔK_{T_C}及多项式公式ΔK_T＝a₁(ΔT)^n-1+a₂(ΔT)^n-2+…+a_n-1(ΔT)+a_n，其中n≥3且n为整数，求取SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT_{T_C}与标度因数变化量ΔK_{T_C}之间的拟合系数a₁,a₂,...,a_n。

5.根据权利要求4所述的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，其特征在于，将拟合系数a₁,a₂,...,a_n分别扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，并保存a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}。

6.根据权利要求5所述的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定方法，其特征在于，求取最终的陀螺标度因数包括以下步骤：

采集数字化平衡点电压V_IN，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}；

计算温度T_{_N}和标准温度T_{0_N}间差值ΔT_{_N}＝T_{_N}-T_{0_N}，所述标准温度T_{0_N}为标准温度T₀扩展N位后生成的16进制结果；

拟合标度因数

ΔK_{T_fitting}＝a_{1_N}(ΔT)^n-1+a_{2_N}(ΔT)^n-2+…+a_{n-1_N}(ΔT)+a_{n_N}；

补偿后标度因数K_Temp＝K_T-ΔK_{T_fitting}，其中，K_T为此时的标度因数温度场补偿因数；

最终的陀螺标度因数：K_Compensation＝K_Temp/N。

7.一种闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置，其特征在于，所述装置包括以下模块：信号提取模块、信号采集模块、标度因数快速稳定模块、时序逻辑模块；

其中，

所述信号提取模块包括温控电桥电路，用于输出温控电桥电路平衡点电压；

所述信号采集模块将信号提取模块获取的电压信号依次进行阻抗匹配、滤波、放大和ADC采样，得到数字化平衡点电压；

所述标度因数快速稳定模块根据数字化的平衡点电压求取并输出最终的陀螺标度因数；

所述时序逻辑模块，用于控制信号采集模块和标度因数快速稳定模块工作频率及逻辑先后顺序；

所述温控电桥电路包括所述闭环光纤陀螺SLD热敏电阻和三个配置电阻，所述温控电桥电路平衡点电压为所述SLD热敏电阻两端的电压。

8.根据权利要求7所述的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置，其特征在于，所述标度因数快速稳定模块包括标度因数温度场补偿模块、参数存储模块、标度因数启动补偿模块，

其中，

标度因数温度场补偿模块，用于实时获取当前温度下的标度因数温度场补偿因数；

参数存储模块，用于存储T_{_N}和V_{IN_N}对应关系及多项式公式拟合系数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}；

标度因数启动补偿模块，用于根据实时获取的数字化平衡点电压、标度因数温度场补偿模块输出结果及参数存储模块中与数字化平衡点电压相对应的温度值，求取最终的陀螺标度因数。

9.根据权利要求8所述的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置，其特征在于，建模计算SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT与标度因数变化量ΔK之间的拟合系数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}，包括以下步骤：

在闭环光纤陀螺工作范围内采集任意n个不同温度点的标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}和相应的数字化平衡点电压V_{T_C}＝{V_{T_C1},V_{T_C2},...,V_{T_Cn}}；

根据V_{T_C}计算出对应的SLD热敏电阻R_{T_C}＝{R_{T_C1},R_{T_C2},...,R_{T_Cn}}，基于R_{T_C}求取得到Steinhart-Hart方程对应的SLD管芯温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}；

计算温度T_{T_C}＝{T_{T_C1},T_{T_C2},...,T_{T_Cn}}和标准温度T₀间差值ΔT_{T_C}＝T_{T_C}-T₀及标度因数温度场补偿因数K_{T_C}＝{K_{T_C1},K_{T_C2},...,K_{T_Cn}}与标准标度因数温度场补偿因数间的差值

基于上述ΔT_{T_C}、ΔK_{T_C}及多项式公式ΔK_T＝a₁(ΔT)^n-1+a₂(ΔT)^n-2+…+a_n-1(ΔT)+a_n，其中n≥3且n为整数，求取SLD热敏电阻管芯温度变化量ΔT_{T_C}与标度因数变化量ΔK_{T_C}之间的拟合系数a₁,a₂,...,a_n；

将拟合系数a₁,a₂,...,a_n扩展N位，生成16进制补码参数a_{1_N},a_{2_N},...,a_{n_N}。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的闭环光纤陀螺标度因数快速稳定装置，其特征在于，标度因数启动补偿模块，用于执行以下步骤，求取最终的陀螺标度因数：

根据信号采集模块采集到的数字化平衡点电压V_IN，通过T_{_N}和V_{IN_N}对应关系求取对应的T_{_N}；

计算温度T_{_N}和标准温度T_{0_N}间差值ΔT_{_N}＝T_{_N}-T_{0_N}，所述标准温度T_{0_N}为标准温度T₀扩展N位后生成的16进制结果；

拟合标度因数

ΔK_{T_fitting}＝a_{1_N}(ΔT)^n-1+a_{2_N}(ΔT)^n-2+…+a_{n-1_N}(ΔT)+a_{n_N}；

补偿后标度因数K_Temp＝ΔK_T-K_{T_fitting}，K_T为此时的标度因数温度场补偿模块输出结果；

最终的陀螺标度因数：K_Compensation＝K_Temp/N。