CN112362040B - 一种二频机抖激光陀螺输出角度采样方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二频机抖激光陀螺输出角度采样方法及装置，本发明设置了一个定时器，定时器周期为一个采样周期，当定时器到达一个采样周期时，记录上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ以及记录相邻脉冲时间间隔Tn,根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度并输出。通过仿真证明，本发明能够消除激光陀螺角度输出离散采样带来的误差，提升计激光陀螺输出角度的平稳性。

Description

一种二频机抖激光陀螺输出角度采样方法及装置
技术领域
本发明涉及惯性导航技术领域，具体涉及一种二频机抖激光陀螺输出角度采样方法及装置。
背景技术
二频机抖激光陀螺在惯性导航设备中的应用已经很成熟了，它敏感载体在惯性空间中的旋转运动并将角度以数字脉冲的形式输出，导航计算机以固定周期采样脉冲个数，滤波后做为导航计算的依据。但是激光陀螺输出的数字脉冲频率与转速呈正比，采样周期不可能总是恰好覆盖整数个脉冲的时间，如附图1所示，竖向箭头表示数字脉冲的边沿，横向箭头表示采样周期。因此在这种激光陀螺输出角度计数方式下激光陀螺相当于一个模拟/数字转换器：将模拟角度量转化为导航计算机识别的数字量，它具备离散采样的特征。设激光陀螺的标度因数为K，则量化分辨率为1/K，与陀螺实际输出值相比一个采样周期的最大误差为1/K。尤其在低转速、高采样率的情况下角度采样极不平稳。
专有名词解释：
相位回调：外界转动方向变化导致激光陀螺输出相位随时间产生的相应变化；
相位单调：激光陀螺输出相位随时间单调增加或减少。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种二频机抖激光陀螺输出角度采样方法及装置，来消除激光陀螺角度输出离散采样带来的误差，提升计激光陀螺输出角度的平稳性。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种二频机抖激光陀螺输出角度采样方法，包括以下步骤：
S1，设置定时器，定时器周期为一个采样周期，初始化后启动定时器；
S2，判断定时器是否达到一个采样周期，若未到达，则跳转至步骤S3，否则记录上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ，然后执行步骤S3；
S3，检测正交信号边沿，若未检测到正交信号边沿，则跳转至步骤S2，否则跳转至步骤S4，
S4，记录相邻脉冲时间间隔Tn并将定时器清零,根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度并输出，同时跳转至步骤S2，进行下一周期的激光陀螺输出角度采样。
进一步的，步骤S4中，所述的根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度，具体方法如下：
判断相邻脉冲时间间隔Tn是否由激光陀螺输出的正交脉冲序列中同一序列界定，若是则令标记k＝0，否则令标记k＝1；
利用下式计算τ时间内载体旋转的角度θτ：
Figure BDA0002754467220000021
另一方面，本发明提供一种二频机抖激光陀螺输出角度采样装置，包括：
定时器模块，定时器周期为一个采样周期；
采样模块，用于采样激光陀螺输出的脉冲个数，用于记录上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ、相邻脉冲时间间隔Tn；
边沿检测模块，用于检测正交信号边沿；
计算输出模块，用于根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度并输出。
进一步的，所述的根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度，具体方法如下：
判断相邻脉冲时间间隔Tn是否由激光陀螺输出的正交脉冲序列中同一序列界定，若是则令标记k＝0，否则令标记k＝1；
利用下式计算τ时间内载体旋转的角度θτ：
Figure BDA0002754467220000031
本发明的有益效果是：通过上述方法，在一个采样周期中计得的激光陀螺输出角度为整数和小数的组合，除了相位回调所在的采样周期其它采样周期计得的角度与实际输出角度一致，不存在量化误差。相位回调误差不是由离散采样造成的，虽然采用连续计数法可以对其进行补偿，但是算法逻辑复杂程度将会增长数十倍，而且相位回调误差的出现是小概率事件，所以无需补偿相位回调误差。
附图说明
图1为本发明实施例提供的采样示意图；
图2为本发明实施例提供的激光陀螺输出正交计数脉冲信号示意图；
图3为本发明实施例提供的采样方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图3所示，本发明实施例提供一种二频机抖激光陀螺输出角度采样装置，包括：
定时器模块，定时器周期为一个采样周期；
采样模块，用于采样激光陀螺输出的脉冲个数，用于记录上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ、相邻脉冲时间间隔Tn；
边沿检测模块，用于检测正交信号边沿；
计算输出模块，用于根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度并输出。
通过该采样装置实现一种二频机抖激光陀螺输出角度采样方法，具体包括以下步骤：
S1，设置定时器，定时器周期为一个采样周期，初始化后启动定时器；
S2，判断定时器是否达到一个采样周期，若未到达，则跳转至步骤S3，否则记录上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ，然后执行步骤S3；
S3，检测正交信号边沿，若未检测到正交信号边沿，则跳转至步骤S2，否则跳转至步骤S4，
S4，记录相邻脉冲时间间隔Tn并将定时器清零,
判断相邻脉冲时间间隔Tn是否由激光陀螺输出的正交脉冲序列中同一序列界定，若是则令标记k＝0，否则令标记k＝1；
利用下式计算τ时间内载体旋转的角度θτ：
Figure BDA0002754467220000041
然后跳转至步骤S2，进行下一周期的激光陀螺输出角度采样。
通过上述方法，在一个采样周期中计得的激光陀螺输出角度为整数和小数的组合，除了相位回调所在的采样周期其它采样周期计得的角度与实际输出角度一致，不存在量化误差。相位回调误差不是由离散采样造成的，虽然采用连续计数法可以对其进行补偿，但是算法逻辑复杂程度将会增长数十倍，而且相位回调误差的出现是小概率事件，所以无需补偿相位回调误差。
在仿真条件下采用本发明方法和离散计数法对激光陀螺输出进行采样，进行统计分析，结果表明：采用离散计数法时，1秒方差为0.1835Hz、百秒方差为0.002569°/h，与实际导航计算机采样统计结果相当；采用本发明方法时，1秒方差为0.0499Hz、百秒方差为0.001999°/h。可见本发明方法有效提升了激光陀螺输出角度采样的平稳性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种二频机抖激光陀螺输出角度采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，设置定时器，定时器周期为一个采样周期，初始化后启动定时器；
S2，判断定时器是否达到一个采样周期，若未到达，则跳转至步骤S3，否则记录上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ，然后执行步骤S3；
S3，检测正交信号边沿，若未检测到正交信号边沿，则跳转至步骤S2，否则跳转至步骤S4，
S4，记录相邻脉冲时间间隔Tn并将定时器清零,根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度并输出，同时跳转至步骤S2，进行下一周期的激光陀螺输出角度采样；
步骤S4中，所述的根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度，具体方法如下：
判断相邻脉冲时间间隔Tn是否由激光陀螺输出的正交脉冲序列中同一序列界定，若是则令标记k＝0，否则令标记k＝1；
利用下式计算τ时间内载体旋转的角度θτ：
Figure FDA0003622056130000011
2.一种二频机抖激光陀螺输出角度采样装置，其特征在于，包括：
定时器模块，定时器周期为一个采样周期；
采样模块，用于采样激光陀螺输出的脉冲个数，用于记录上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ、相邻脉冲时间间隔Tn；
边沿检测模块，用于检测正交信号边沿；
计算输出模块，用于根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度并输出；
所述的根据上一脉冲输出时间到当前时刻的时间间隔τ及Tn与正交脉冲序列的关系，计算激光陀螺输出角度，具体方法如下：
判断相邻脉冲时间间隔Tn是否由激光陀螺输出的正交脉冲序列中同一序列界定，若是则令标记k＝0，否则令标记k＝1；
利用下式计算τ时间内载体旋转的角度θτ：
Figure FDA0003622056130000021
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0168785A1 (en) * 1984-07-16 1986-01-22 Honeywell Inc. Apparatus for removing a periodic bias from an information signal
CN205209501U (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 河北汉光重工有限责任公司 一种基于DSP2806x系列芯片的激光陀螺输出信号采集与处理电路
CN106153029A (zh) * 2016-08-17 2016-11-23 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 二频机抖激光陀螺抖动信号抵消装置
CN106813657A (zh) * 2015-12-01 2017-06-09 史树元 一种二频机抖激光陀螺高精度低延时信号解调电路
CN109489686A (zh) * 2018-10-31 2019-03-19 中国人民解放军国防科技大学 四频差动激光陀螺带宽与角分辨率测试方法
CN110440782A (zh) * 2019-07-25 2019-11-12 西安德讯威光电测控技术有限公司 一种基于fpga的机抖激光陀螺输出解调方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0168785A1 (en) * 1984-07-16 1986-01-22 Honeywell Inc. Apparatus for removing a periodic bias from an information signal
CN106813657A (zh) * 2015-12-01 2017-06-09 史树元 一种二频机抖激光陀螺高精度低延时信号解调电路
CN205209501U (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 河北汉光重工有限责任公司 一种基于DSP2806x系列芯片的激光陀螺输出信号采集与处理电路
CN106153029A (zh) * 2016-08-17 2016-11-23 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 二频机抖激光陀螺抖动信号抵消装置
CN109489686A (zh) * 2018-10-31 2019-03-19 中国人民解放军国防科技大学 四频差动激光陀螺带宽与角分辨率测试方法
CN110440782A (zh) * 2019-07-25 2019-11-12 西安德讯威光电测控技术有限公司 一种基于fpga的机抖激光陀螺输出解调方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FPGA-based Signal Processing Module for Digital Laser Gyroscope;Koshelev V.I et al.;《Mediterranean Conference on Embedded Computing》;20171231;74-77 *
激光陀螺读出信号高速采集系统;粟荣涛等;《光学与光电技术》;20101231;第8卷(第6期);13-16 *

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