CN113405543A - 一种谐振式光纤陀螺以及角速度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种谐振式光纤陀螺，所述谐振式光纤陀螺包括角速度信息处理模块、与所述角速度信息处理模块连接的第一光信号处理器、与所述角速度信息处理模块连接的第二光信号处理器；所述第一光信号处理器用于将第一解调信息发送至所述角速度信息处理模块；所述第二光信号处理器用于将第二解调信息发送至所述角速度信息处理模块；所述角速度信息处理模块用于采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，并采用所述第三解调信息，确定角速度。通过本发明实施例的谐振式光纤陀螺，采用经过降噪处理的第三解调信息确定角速度，可以提高所述角速度的精确度，从而提高谐振式光纤陀螺的角速度测量效果。
Description
技术领域
本发明涉及光纤陀螺技术领域，特别是涉及一种谐振式光纤陀螺方法和一种角速度测量方法。
背景技术
谐振式光纤陀螺(Resonator Fiber Optic Gyro，R-FOG)是基于光学萨格纳克效应，来测量旋转角速度的一种新型光学传感器，其具有检测精度高，动态范围大，可以用较短的光纤、很小的体积实现高灵敏度的转动检测的特点。
一般来说，谐振式光纤陀螺中存在两路相反方向的光信号，谐振光纤陀螺通过将光源发射器发射的光源频率锁定在一路光信号的谐振频率上，并获取另一路光信号输出的解调值，从而得到角速度信息。
然而在谐振式光纤陀螺中，存在许多影响谐振式光纤陀螺性能的噪声源。由于各种噪声的干扰，导致光源发射器发射的光源频率无法正确地锁定在光信号的谐振频率上，降低了谐振式光纤陀螺的角速度检测精度。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种谐振式光纤陀螺方法和相应的一种角速度测量方法。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种谐振式光纤陀螺，所述谐振式光纤陀螺包括角速度信息处理模块、与所述角速度信息处理模块连接的第一光信号处理器、与所述角速度信息处理模块连接的第二光信号处理器；
所述第一光信号处理器用于将第一解调信息发送至所述角速度信息处理模块；
所述第二光信号处理器用于将第二解调信息发送至所述角速度信息处理模块；
所述角速度信息处理模块用于采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，并采用所述第三解调信息，确定角速度。
可选地，具体地，所述角速度信息处理模块用于以所述第二解调信息作为噪声基准值，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，并采用所述第三解调信息，确定角速度。
可选地，所述谐振式光纤陀螺还包括与所述第一光信号处理器连接的第一光信号传输器、与所述第二光信号处理器连接的第二光信号传输器、与所述第一光信号传输器以及所述第二光信号传输器连接的环形谐振腔；
所述第一光信号传输器用于向所述环形谐振腔发送第二光信号，并获取所述环形谐振腔返回的第一光信号，将所述第一光信号发送至所述第一光信号处理器；
所述第二光信号传输器用于向所述环形谐振腔发送第一光信号，并获取所述环形谐振腔返回的第二光信号，将所述第二光信号发送至所述第二光信号处理器；
所述第一光信号处理器还用于将所述第一光信号转换为第一解调信息；
所述第二光信号处理器还用于将所述第二光信号转换为第二解调信息。
可选地，所述谐振式光纤陀螺还包括与第一光信号传输器以及第二光信号传输器连接的分束器、以及与所述分束器连接的光源发射器；
所述光源发射器用于基于所述第二调制信息，确定光源信号的光源频率，并采用所述光源频率向所述分束器发送光源信号；
所述分束器用于将所述光源信号分为第一光信号以及第二光信号，并将所述第一光信号发送至第二光信号传输器，将所述第二光信号发送至所述第一光信号传输器。
可选地，所述谐振式光纤陀螺还包括设置于所述光源发射器与所述分束器之间的光隔离器；
所述光隔离器用于使所述光源发射器发送的光源信号单向传输至所述分束器，以减少背向散射噪声。
可选地，所述第一光信号处理器包括与所述第一光信号传输器连接的第一光电检测模块，以及与所述第一光电检测模块以及所述角速度信息处理模块连接的第一解调模块；
所述第一光电检测模块用于将所述第一光信号传输器发送的第一光信号转换为第一电信号，并将所述第一电信号发送至所述第一解调模块；
所述第一解调模块用于将所述第一电信号解调为第一解调信息；
可选地，所述第二光信号处理器包括与所述第二光信号传输器连接的第二光电检测模块以及与所述第二光电检测模块以及所述角速度信息处理模块连接第二解调模块；
所述第二光电检测模块用于将所述第二光信号传输器发送的第二光信号转换为第二电信号，并将所述第二电信号发送至所述第二解调模块；
所述第二解调模块用于将所述第二电信号解调为第二解调信息。
可选地，所述谐振式光纤陀螺还包括在所述分束器与所述第一光信号传输器之间的第一调相器，以及为所述分束器与所述第二光信号传输器之间的第二调相器；
所述分束器具体用于将所述光源信号分为第一光信号以及第二光信号，并将所述第一光信号通过所述第二调相器，发送至第二光信号传输器，将所述第二光信号通过第一调相器，发送至第一光信号传输器；
所述第一调相器用于对所述第二光信号进行相位调制；
所述第二调相器用于对所述第一光信号进行相位调制。
本发明实施例还公开一种角速度的测量方法，其应用于谐振式光纤陀螺，所述方法包括：
获取所述谐振式光纤陀螺输出的第一解调信息与第二解调信息；
采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息；
采用所述第三解调信息，确定角速度。
可选地，所述采用第二解调信息，所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息的步骤，包括：
以所述第二解调信息作为噪声基准值，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息。
本发明实施例包括以下优点：
通过本发明实施例的谐振式光纤陀螺，可以采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，以降低解调信息中的波动。采用经过降噪处理的第三解调信息确定角速度，可以进一步提高所述角速度的精确度，从而提高谐振式光纤陀螺的角速度测量效果。
附图说明
图1是本发明实施例的一种谐振式光纤陀螺的结构框图；
图2是本发明实施例的另一种谐振式光纤陀螺的结构框图；
图3为本发明实施例的一种陀螺仿真实验的解调信息示意图；
图4为本发明实施例的一种零偏稳定性实验的示意图；
图5是本发明的一种角速度测量方法实施例的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本发明实施例的一种谐振式光纤陀螺100的结构框图，所述谐振式光纤陀螺100包括角速度信息处理模块101、与所述角速度信息处理模块101连接的第一光信号处理器102、与所述角速度信息处理模块101连接的第二光信号处理器103；
所述第一光信号处理器102用于将第一解调信息发送至所述角速度信息处理模块101；
所述第二光信号处理器103用于将第二解调信息发送至所述角速度信息处理模块101；
所述角速度信息处理模块101用于采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，并采用所述第三解调信息，确定角速度。
在本发明实施例中，所述第一解调信息为所述第一光信号处理器102将所述谐振式光纤陀螺100中的第一光信号进行解调得到的解调值。所述第二解调信息为所述第二光信号处理器103将所述谐振式光纤陀螺100中的第二光信号进行解调得到的解调值。
在本发明实施例中，由于所述第一光信号与第二光信号在所述谐振式光纤陀螺100中，会受到基本相同的噪声影响，因此，所述第一光信号与第二光信号会存在同步波动。则所述第一光信号解调得到的第一解调信息，与所述第二光信号解调得到的第二解调信息，具有相同的波动。而所述第一解调信息中的波动，为造成所述谐振式光纤陀螺100输出的角速度信息不准确的主要原因。
由此，所述谐振式光纤陀螺100的角速度信息处理模块101在获取所述第一光信号处理器102发送的第一解调信息，并获取第二光信号处理器103发送的第二解调信息后，采用所述第二解调信息，对所述第一解调信息进行降噪处理。具体地，将所述第一解调信息中，与第二解调信息相同的波动的消除，从而降低所述第一解调信息中存在的噪声波动，得到第三解调信息。
在本发明实施例中，所述谐振式光纤陀螺100的角速度信息处理模块101可以采用所述第三解调信息，确定所述角速度。具体地，第三解调信息正比于第一光信号与第二光信号之间的谐振频率差，而所述谐振频率差与角速度之间成正比关系。由此，可以通过所述第三解调信息，确定所述角速度。
通过本发明实施例的谐振式光纤陀螺，可以采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，以降低解调信息中的波动。采用经过降噪处理的第三解调信息确定角速度，可以进一步提高所述角速度的精确度，从而提高谐振式光纤陀螺的角速度测量效果。
参照图2，示出了本发明实施例的一种谐振式光纤陀螺200的结构框图。所述谐振式光纤陀螺200包括角速度信息处理模块201、与所述角速度信息处理模块201连接的第一光信号处理器202、与所述角速度信息处理模块201连接的第二光信号处理器203；
所述第一光信号处理器202用于将第一解调信息发送至所述角速度信息处理模块201；
所述第二光信号处理器203用于将第二解调信息发送至所述角速度信息处理模块201；
所述角速度信息处理模块201用于采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，并采用所述第三解调信息，确定角速度。
在本发明实施例中，所述第一解调信息为所述第一光信号处理器202将所述谐振式光纤陀螺200中的第一光信号进行解调得到的解调值。所述第二解调信息为所述第二光信号处理器203将所述谐振式光纤陀螺200中的第二光信号进行解调得到的解调值。
在本发明实施例中，所述角速度信息处理模块201可以用于以所述第二解调信息作为噪声基准值，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，并采用所述第三解调信息，确定角速度。
在本发明实施例中，所述第一光信号为逆时针光信号，第二光信号为顺时针光信号。可以将所述谐振式光纤陀螺200的光源频率锁定在所述第二光信号的谐振频率上。此时，所述第二光信号处理器203输出的第二解调信息可以为零值，所述第一光信号处理器202输出的第一解调信息可以用于确定角速度。
在本发明实施例中，由于所述第一光信号与第二光信号在所述谐振式光纤陀螺200中，会受到噪声影响。所述噪声可以主要由所述激光器的光源频率波动引起的。由此，所述第一解调信息与第二解调信息会存在波动。导致第二解调信息无法固定为零值，而在零值附近波动。第一解调信息无法准确地输出稳定的解调信息，而是存在波动以及误差。
在本发明实施例中，由于所述第一光信号与第二光信号在所述谐振式光纤陀螺200中，会受到基本相同的噪声影响，因此，所述第一解调信息与第二解调信息的波动可以是同步的。进一步地，由于所述第二解调信息在正常情况下应该为零值，也就是说，所述第二解调信息产生的非零数值，主要为受到噪音影响产生的数值。由此，可以以所述第二解调信息作为噪声基准值，对所述第一解调信息中存在的波动噪声进行降噪处理，降低所述第一解调信息中应噪声产生的波动，从而得到经过降噪处理的第三解调信息。
在具体实现中，所述第三解调信息ΔP3可以采用如下公式计算得到：
ΔP3＝ΔP1-ΔP2
其中，ΔP1为第一解调信息，ΔP2为第二解调信息。
由此，可以采用上述公式所述第二解调信息，所述第一解调信息中存在的波动噪声进行降噪处理，降低所述第一解调信息中因噪声产生的波动，从而得到经过降噪处理的第三解调信息。
进一步地，由于所述谐振式光纤陀螺200中，第一光信号与第二光信号会存在非互易性误差，从而第一光信号与第二光信号在各自的谐振点处谐振曲线的斜率可以不相等，即两者的斜率之比不等于1。在此情况下，如果基于第一解调信息与第二解调信息之间的差值确定第三解调信息，可能会无法精确地消除所述第一解调信息中因噪声产生的波动。由此，可以设置一互易性补偿因子，所述互易性补偿因子可以为所述第二光信号与第一光信号在各自的谐振点处的斜率之比。
则所述第三解调信息ΔP3可以采用如下公式计算得到：
ΔP3＝ΔP1-KΔP2
其中，ΔP1为第一解调信息，ΔP2为第二解调信息，K为互易性补偿因子。
通过引入互易性补偿因子，可以补偿所述非互易性误差，进一步提高了所述谐振式光纤陀螺200测量角速度的稳定性。
在本发明实施例中，在获取所述第三解调信息之后，可以采用所述第三解调信息，确定角速度。由于所述第三解调信息已经经过降噪处理，从而可以得到准确度高的角速度值。具体地，第三解调信息正比于第一光信号与第二光信号之间的谐振频率差，而所述谐振频率差与角速度之间成正比关系。由此，可以通过所述第三解调信息，确定所述角速度。
作为本发明的一种具体示例，图3为本发明实施例的一种陀螺仿真实验的解调信息示意图。其中，图3(a)为第二解调信息，即顺时针光信号输出的解调值。图3(b)为第一解调信息，即逆时针光信号输出的解调值。图3(c)为第三解调信息，第三解调信息为第一解调信息与第二解调信息之间的差值。可见，通过本发明实施例得到的经过降噪处理的第三解调信息，其数值稳定，因噪声产生的波动不明显。
作为本发明的一种具体示例，图4为本发明实施例的一种零偏稳定性实验的示意图。在测量时间为1000秒、积分时间为100秒的情况下，图4(a)为第二解调信息的零偏稳定性的测量结果示意图，图4(b)为第一解调信息的零偏稳定性的测量结果示意图，图4(c)为第三解调信息的测量结果示意图。其中，第一解调信息的零偏稳定性为8.15°/h，第二解调信息的零偏稳定性为1.88°/h。可见，通过本发明实施例得到的经过降噪处理的第三解调信息，其零偏稳定性好，与未经过降噪处理的第一解调信息相比，精度提升到原来的4.3倍。
在本发明的一种实施例中，所述谐振式光纤陀螺200还包括与所述第一光信号处理器202连接的第一光信号传输器204、与所述第二光信号处理器203连接的第二光信号传输器205、与所述第一光信号传输器204以及所述第二光信号传输器205连接的环形谐振腔206；
所述第一光信号传输器204用于向所述环形谐振腔206发送第二光信号，并获取所述环形谐振腔206返回的第一光信号，将所述第一光信号发送至所述第一光信号处理器202；
所述第二光信号传输器205用于向所述环形谐振腔206发送第一光信号，并获取所述环形谐振腔206返回的第二光信号，将所述第二光信号发送至所述第二光信号处理器203；
所述第一光信号处理器202还用于将所述第一光信号转换为第一解调信息；
所述第二光信号处理器203还用于将所述第二光信号转换为第二解调信息。
在本发明实施例中，所述第一光信号传输器204以及第二光信号传输器205可以为光耦合器，还可以为光环形器。具体地，当所述第一光信号传输器204为光耦合器时，所述光耦合器应当为耦合比为50∶50的2×1耦合器。当所述第一光信号传输器204为光环形器时，所述第一光信号传输器204还可以避免引起不必要的背向散射噪声，从而信号强度可以达到光耦合器信号强度的4倍，进一步提高谐振式光纤陀螺200的精确度；当所述第二光信号传输器205为光耦合器时，所述光耦合器应当为耦合比为50∶50的2×1耦合器。当所述第二光信号传输器205为光环形器时，所述第二光信号传输器205还可以避免引起不必要的背向散射噪声，从而信号强度可以达到光耦合器信号强度的4倍，进一步提高谐振式光纤陀螺200的精确度。
在本发明实施例中，所述环形谐振腔206可以包括一光耦合器2061以及一环形光纤2062。第一光信号以及第二光信号可以从所述环形谐振腔206的光耦合器2061进入所述环形光纤2062，并在所述环形光纤2062中环绕，不断循环，产生多光束干涉现象，并出射至所述第一光信号传输器204以及第二光信号传输器205。
具体地，所述第二光信号传输器205向所述环形谐振腔206发送第一光信号，其中一部分光信号在所述环形谐振腔206内形成多光束干涉的逆时针光信号，并与另一部分光干涉后形成新的第一光信号，其后将所述第一光信号传输至所述第一光信号传输器204，随即发送至所述第一光信号处理器202。所述第一光信号传输器204向所述环形谐振腔206发送第二光信号，其中一部分光信号在所述环形谐振腔206内形成多光束干涉的顺时针光信号，并与另一部分光干涉后形成新的第二光信号，其后将所述第二光信号传输至所述第二光信号传输器205，随即发送至所述第二光信号处理器203。
在具体实现中，所述环形谐振腔206中的光耦合器2061的耦合比为k∶(1-k)，其中50％<k<100％。
在本发明实施例中，所述第一光信号处理器202以及第二光信号处理器203可以将光信号转换为电信号，并对所述电信号进行解调，从而得到第一解调信息以及第二解调信息。
在本发明的一种实施例中，所述谐振式光纤陀螺200还包括与第一光信号传输器204以及第二光信号传输器205连接的分束器207、以及与所述分束器207连接的光源发射器209；
所述光源发射器209用于基于所述第二调制信息，确定光源信号的光源频率，并采用所述光源频率向所述分束器207发送光源信号；
所述分束器207用于将所述光源信号分为第一光信号以及第二光信号，并将所述第二光信号发送至第一光信号传输器204，将所述第一光信号发送至所述第二光信号传输器205。
在本发明实施例中，所述光源发射器209为可调频的窄线宽激光发射器。所述光源发射器209可以发出光源信号。所述光源信号的光源频率可以基于所述第二解调信息确定。具体地，可以将所述第二解调信息输入到所述光源发射器209中，构成反馈回路，将所述光源频率锁定在使所述第二调制信息保持在零值的频率上，即，所述光源频率可以与环形谐振腔206返回的第二光信号的谐振频率相同。由于所述光源频率的调谐过程需要花费一定时间，在环形谐振腔206返回的第二光信号的谐振频率由于噪声导致快速波动的情况下，容易导致光源频率无法完全锁定在环形谐振腔206返回的第二光信号的谐振频率上，导致第二解调信息受到噪声影响，可能无法准确地保持在零值，而存在一定波动。
在本发明实施例中，所述分束器207可以将所述光源信号分为功率相同的第一光信号以及第二光信号，并将所述第二光信号发送至第一光信号传输器204，将所述第一光信号发送至所述第二光信号传输器205。
在本发明的一种实施例中，所述谐振式光纤陀螺200还包括设置于所述光源发射器209与所述分束器207之间的光隔离器210；
所述光隔离器210用于使所述光源发射器209发送的光源信号单向传输至所述分束器207，以减少背向散射噪声。
在本发明实施例中，还可以在所述光源发射器209与所述分束器207之间设置光隔离器210，所述光隔离器210可以用于使所述光源发射器209发送的光源信号单向传输至所述分束器207，避免光信号反射回所述光源发射器209，在保护所述光源发射器209的同时，还可以减少背向散射噪声，进一步提高所述谐振式光纤陀螺200的精确度。
在本发明的一种实施例中，所述第一光信号处理器202包括与所述第一光信号传输器204连接的第一光电检测模块2021，以及与所述第一光电检测模块2021以及所述角速度信息处理模块201连接的第一解调模块2022；
所述第一光电检测模块2021用于将所述第一光信号传输器204发送的第一光信号转换为第一电信号，并将所述第一电信号发送至所述第一解调模块；
所述第一解调模块用于将所述第一电信号解调为第一解调信息；
在本发明实施例中，所述第一光电检测模块2021可以为光电探测器，可以用于将第一光信号传输器204发送的第一光信号转换为第一电信号，将所述第一电信号发送至所述第一解调模块。
在本发明实施例中，所述第一解调模块可以为解调器，可以用于对所述第一电信号进行解调，输出第一解调信息。所述第一解调信息可以为解调值。
在本发明的一种实施例中，所述第二光信号处理器203包括与所述第二光信号传输器205连接的第二光电检测模块2031以及与所述第二光电检测模块2031以及所述角速度信息处理模块201连接第二解调模块2032；
所述第二光电检测模块2031用于将所述第二光信号传输器205发送的第二光信号转换为第二电信号，并将所述第二电信号发送至所述第二解调模块；
所述第二解调模块用于将所述第二电信号解调为第二解调信息。
在本发明实施例中，所述第二光电检测模块2031可以为光电探测器，可以用于将第二光信号传输器205发送的第二光信号转换为第二电信号，将所述第二电信号发送至所述第二解调模块。
在本发明实施例中，所述第二解调模块可以为解调器，可以用于对所述第二电信号进行解调，输出第二解调信息。所述第二解调信息可以为解调值。
在本发明的一种实施例中，所述谐振式光纤陀螺200还包括在所述分束器207与所述第一光信号传输器204之间的第一调相器211，以及为所述分束器207与所述第二光信号传输器205之间的第二调相器212；
具体地，所述分束器207用于将所述光源信号分为第一光信号以及第二光信号，并将所述第二光信号通过所述第一调相器211，发送至第一光信号传输器204，将所述第一光信号通过第二调相器212，发送至第二光信号传输器205；
所述第一调相器211用于对所述第二光信号进行相位调制；
所述第二调相器212用于对所述第一光信号进行相位调制。
在本发明实施例中，所述谐振式光纤陀螺200还可以包括在所述分束器207与所述第一光信号传输器204之间的第一调相器211，以及为所述分束器207与所述第二光信号传输器205之间的第二调相器212。
在本发明实施例中，所述分束器207在将所述光源信号发送至所述第一光信号传输器204的过程中，先将所述第二光信号通过所述第一调相器211，再发送至第一光信号传输器204。
在本发明实施例中，所述分束器207在将所述光源信号发送至所述第二光信号传输器205的过程中，先将所述第一光信号通过所述第二调相器212，再发送至第二光信号传输器205。
在本发明实施例中，所述第一调相器211用于对所述第二光信号进行相位调制，所述第二调相器212用于对所述第一光信号进行相位调制，从而进一步抑制所述第一光信号以及第二光信号中可能存在的噪声。
参考图5，示出了本发明的一种角速度测量方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤501，获取所述谐振式光纤陀螺输出的第一解调信息与第二解调信息；
在本发明实施例中，所述第一解调信息可以为所述第一光信号处理器将所述谐振式光纤陀螺中的第一光信号进行解调得到的解调值。所述第二解调信息可以为所述第二光信号处理器将所述谐振式光纤陀螺中的第二光信号进行解调得到的解调值。
在本发明实施例中，可以设置一角速度信息处理模块，所述角速度信息处理模块可以获取所述谐振式光纤陀螺输出的第一解调信息与第二解调信息。
步骤502，采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息；
在本发明实施例中，由于所述第一光信号与第二光信号在所述谐振式光纤陀螺中，会受到基本相同的噪声影响，因此，所述第一光信号与第二光信号会存在同步波动。则所述第一光信号解调得到的第一解调信息，与所述第二光信号解调得到的第二解调信息，具有相同的波动。而所述第一解调信息中的波动，可以为造成所述谐振式光纤陀螺输出的角速度信息不准确的原因。
由此，所述谐振式光纤陀螺的角速度信息处理模块在获取所述第一光信号处理器发送的第一解调信息，并获取第二光信号处理发送的第二解调信息后，可以采用所述第二解调信息，对所述第一解调信息进行降噪处理。具体地，可以将所述第一解调信息中，与第二解调信息相同的波动的消除，从而降低所述第一解调信息中存在的噪声波动，得到第三解调信息。
步骤503，采用所述第三解调信息，确定角速度。
在本发明实施例中，所述谐振式光纤陀螺的角速度信息处理模块可以采用所述第三解调信息，确定所述角速度。具体地，第三解调信息正比于第一光信号与第二光信号之间的谐振频率差，而所述谐振频率差可以与角速度之间可以成正比关系。由此，可以通过所述第三解调信息，确定所述角速度。
通过本发明实施例的角速度测量方法，可以采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，以降低解调信息中的波动。采用经过降噪处理的第三解调信息确定角速度，可以进一步提高所述角速度的精确度，从而提高谐振式光纤陀螺的角速度测量效果。
在本发明一种实施例中，所述采用第二解调信息，所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息的步骤，包括：
S11，以所述第二解调信息作为噪声基准值，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息。
在本发明实施例中，由于所述第一光信号与第二光信号在所述谐振式光纤陀螺中，会受到噪声影响。所述噪声可以主要由所述激光器的光源频率波动引起的。由此，所述第一解调信息与第二解调信息会存在波动。导致第二解调信息无法固定为零值，而在零值附近波动。第一解调信息无法准确地输出稳定的解调信息，而是存在波动以及误差。
在本发明实施例中，由于所述第一光信号与第二光信号在所述谐振式光纤陀螺中，会受到基本相同的噪声影响，因此，所述第一解调信息与第二解调信息的波动可以是同步的。进一步地，由于所述第二解调信息在正常情况下应该为零值，也就是说，所述第二解调信息产生的非零数值，可以主要为受到噪音影响产生的数值。由此，可以以所述第二解调信息作为噪声基准值，对所述第一解调信息中存在的波动噪声进行降噪处理，降低所述第一解调信息中应噪声产生的波动，从而得到经过降噪处理的第三解调信息。
在具体实现中，所述第三解调信息ΔP3可以采用如下公式计算得到：
ΔP3＝ΔP1-ΔP2
其中，ΔP1为第一解调信息，ΔP2为第二解调信息。
由此，可以采用上述公式所述第二解调信息，所述第一解调信息中存在的波动噪声进行降噪处理，降低所述第一解调信息中因噪声产生的波动，从而得到经过降噪处理的第三解调信息。
进一步地，由于所述谐振式光纤陀螺中，第一光信号与第二光信号会存在非互易性误差，从而第一光信号与第二光信号在各自的谐振点处谐振曲线的斜率可以不相等，即两者的斜率之比不等于1。在此情况下，如果基于第一解调信息与第二解调信息之间的差值确定第三解调信息，可能会无法正确地消除所述第一解调信息中因噪声产生的波动。由此，可以设置一互易性补偿因子，所述互易性补偿因子可以为所述第二光信号与第一光信号在各自的谐振点处的斜率之比。
则所述第三解调信息ΔP3可以采用如下公式计算得到：
ΔP3＝ΔP1-KΔP2
其中，ΔP1为第一解调信息，ΔP2为第二解调信息，K为互易性补偿因子。
通过引入互易性补偿因子，可以补偿所述非互易性误差，进一步提高了所述谐振式光纤陀螺测量角速度的稳定性。
在本发明实施例中，在获取所述第三解调信息之后，可以采用所述第三解调信息，确定角速度。由于所述第三解调信息已经经过降噪处理，从而可以得到准确度高的角速度值。具体地，第三解调信息正比于第一光信号与第二光信号之间的谐振频率差，而所述谐振频率差可以与角速度之间可以成正比关系。由此，可以通过所述第三解调信息，确定所述角速度。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种谐振式光纤陀螺和一种角速度测量方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种谐振式光纤陀螺，其特征在于，所述谐振式光纤陀螺包括角速度信息处理模块、与所述角速度信息处理模块连接的第一光信号处理器、与所述角速度信息处理模块连接的第二光信号处理器；
所述第一光信号处理器用于将第一解调信息发送至所述角速度信息处理模块；
所述第二光信号处理器用于将第二解调信息发送至所述角速度信息处理模块；
所述角速度信息处理模块用于采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，并采用所述第三解调信息，确定角速度。
2.根据权利要求1所述的谐振式光纤陀螺，其特征在于，具体地，所述角速度信息处理模块用于以所述第二解调信息作为噪声基准值，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息，并采用所述第三解调信息，确定角速度。
3.根据权利要求1所述的谐振式光纤陀螺，其特征在于，所述谐振式光纤陀螺还包括与所述第一光信号处理器连接的第一光信号传输器、与所述第二光信号处理器连接的第二光信号传输器、与所述第一光信号传输器以及所述第二光信号传输器连接的环形谐振腔；
所述第一光信号传输器用于向所述环形谐振腔发送第二光信号，并获取所述环形谐振腔返回的第一光信号，将所述第一光信号发送至所述第一光信号处理器；
所述第二光信号传输器用于向所述环形谐振腔发送第一光信号，并获取所述环形谐振腔返回的第二光信号，将所述第二光信号发送至所述第二光信号处理器；
所述第一光信号处理器还用于将所述第一光信号转换为第一解调信息；
所述第二光信号处理器还用于将所述第二光信号转换为第二解调信息。
4.根据权利要求3所述的谐振式光纤陀螺，其特征在于，所述谐振式光纤陀螺还包括与第一光信号传输器以及第二光信号传输器连接的分束器、以及与所述分束器连接的光源发射器；
所述光源发射器用于基于所述第二调制信息，确定光源信号的光源频率，并采用所述光源频率向所述分束器发送光源信号；
所述分束器用于将所述光源信号分为第一光信号以及第二光信号，并将所述第一光信号发送至第二光信号传输器，将所述第二光信号发送至所述第一光信号传输器。
5.根据权利要求4所述的谐振式光纤陀螺，其特征在于，所述谐振式光纤陀螺还包括设置于所述光源发射器与所述分束器之间的光隔离器；
所述光隔离器用于使所述光源发射器发送的光源信号单向传输至所述分束器，以减少背向散射噪声。
6.根据权利要求3所述的谐振式光纤陀螺，其特征在于，所述第一光信号处理器包括与所述第一光信号传输器连接的第一光电检测模块，以及与所述第一光电检测模块以及所述角速度信息处理模块连接的第一解调模块；
所述第一光电检测模块用于将所述第一光信号传输器发送的第一光信号转换为第一电信号，并将所述第一电信号发送至所述第一解调模块；
所述第一解调模块用于将所述第一电信号解调为第一解调信息。
7.根据权利要求3或6所述的谐振式光纤陀螺，其特征在于，所述第二光信号处理器包括与所述第二光信号传输器连接的第二光电检测模块以及与所述第二光电检测模块以及所述角速度信息处理模块连接第二解调模块；
所述第二光电检测模块用于将所述第二光信号传输器发送的第二光信号转换为第二电信号，并将所述第二电信号发送至所述第二解调模块；
所述第二解调模块用于将所述第二电信号解调为第二解调信息。
8.根据权利要求3所述的谐振式光纤陀螺，其特征在于，所述谐振式光纤陀螺还包括在所述分束器与所述第一光信号传输器之间的第一调相器，以及为所述分束器与所述第二光信号传输器之间的第二调相器；
所述分束器具体用于将所述光源信号分为第一光信号以及第二光信号，并将所述第一光信号通过所述第二调相器，发送至第二光信号传输器，将所述第二光信号通过第一调相器，发送至第一光信号传输器；
所述第一调相器用于对所述第二光信号进行相位调制；
所述第二调相器用于对所述第一光信号进行相位调制。
9.一种角速度的测量方法，其特征在于，其应用于谐振式光纤陀螺，所述方法包括：
获取所述谐振式光纤陀螺输出的第一解调信息与第二解调信息；
采用第二解调信息，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息；
采用所述第三解调信息，确定角速度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述采用第二解调信息，所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息的步骤，包括：
以所述第二解调信息作为噪声基准值，对所述第一解调信息中的波动噪声进行降噪处理，得到第三解调信息。
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