CN114719837B - 用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法和系统 - Google Patents

用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法和系统 Download PDF

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CN114719837B CN202210588517.1A CN202210588517A CN114719837B CN 114719837 B CN114719837 B CN 114719837B CN 202210588517 A CN202210588517 A CN 202210588517A CN 114719837 B CN114719837 B CN 114719837B
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Abstract

本发明提供一种用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法和系统，方法包括：基于预定的六相位状态与Y波导调制电压间的关系循环产生六状态调制信号；基于六状态调制信号与反馈控制信号叠加形成的数字信号按照特定时序关系控制DAC生成模拟电压作为控制电压施加至Y波导相位调制器，以为光纤陀螺仪的两束信号光施加偏置相位差；将干涉光强信号经前级电路处理后形成的电压信号进行ADC采样得到数字量，将各相位状态对应的数字量分别与转速解调序列和
Figure DEST_PATH_IMAGE002
电压复位误差解调序列进行相关运算；基于
Figure 513088DEST_PATH_IMAGE002
电压复位误差解调结果生成用于修正DAC的分辨率的参考电压；基于转速解调结果获得本次转速解调的Sagnac相位差，并基于本次转速解调的Sagnac相位差生成反馈控制信号。

Description

用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法和系统
技术领域
本发明涉及光纤陀螺技术领域，更具体涉及一种用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法和系统。
背景技术
光纤陀螺仪是一种基于萨格奈克（Sagnac）效应的全固态惯性仪表，主要用于测量导弹、火箭、船舶等三维空间运动体的旋转角速度和姿态角。与传统陀螺仪相比，光纤陀螺仪具有质量轻、体积小、寿命长、启动快、稳定性高、动态范围大等优点，被广泛用于航空、航天、航海领域，已发展成为惯性技术领域具有划时代特征的新型主流仪表。
光纤陀螺原理在物理上叫Sagnac效应。当光束在一个环形的通道中行进时，若环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动方向行进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向行进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时，在不同的行进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。如图1所示，利用光程的这种变化，检测出两条光路的相位差或干涉条纹的变化，就可以测出光路旋转角速度，这便是光纤陀螺仪的工作原理。在光纤陀螺仪系统中，陀螺仪的转速信息
Figure 567715DEST_PATH_IMAGE001
通过Sagnac效应转化为两束光间的相位差信息
Figure 750435DEST_PATH_IMAGE002
，该相位差与转速存在正比例关系：
Figure 530172DEST_PATH_IMAGE003
，k在固定光路结构下是一个常量，由陀螺仪内部所使用的光纤环与光源的物理参数决定。
可见，通过对相位差
Figure 190960DEST_PATH_IMAGE002
进行测量，即可实现对陀螺仪转速信息
Figure 5332DEST_PATH_IMAGE001
的解算；但在实际工程中，很难直接检测两束光之间存在的相位差， 通常需要利用光的干涉原理，用两束光发生干涉后形成的光强信号
Figure 93374DEST_PATH_IMAGE004
来反映相位差
Figure 625987DEST_PATH_IMAGE002
的大小，二者间存在如下关系：
Figure 824887DEST_PATH_IMAGE005
（1）
其中，
Figure 8612DEST_PATH_IMAGE006
为两束光初始的光强值，
Figure 1976DEST_PATH_IMAGE007
为两束光的传输相位差。
光纤陀螺仪的解调过程，就是从光强信号
Figure 21885DEST_PATH_IMAGE004
解调出转速信息
Figure 758897DEST_PATH_IMAGE001
的过程；由于转速信息
Figure 813440DEST_PATH_IMAGE001
与相位差
Figure 243285DEST_PATH_IMAGE002
存在固定比例关系，解调过程也可简单理解为从光强信号
Figure 750489DEST_PATH_IMAGE004
得到相位差
Figure 25613DEST_PATH_IMAGE002
的过程。
但如果直接采用公式（1）中的关系进行解调运算，则存在以下两个问题：
（1）无法辩向的问题
该问题是由余弦函数的偶对称性引入的。当陀螺仪处于静止状态时，
Figure 934663DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 269829DEST_PATH_IMAGE009
，对应图1中曲线的零点位置；当陀螺仪开始转动时，光强值由
Figure 264330DEST_PATH_IMAGE010
下降到任意非负值，此时的每一光强值都对应着两个等大反相的相位差。由
Figure 608724DEST_PATH_IMAGE011
可知，相位差的正负反映了陀螺仪的转动方向，因此，当陀螺仪由静止开始转动时，由于相位差的正负不能确定，陀螺仪的转动方向也不能确定，由此出现了方向失锁的现象，即无法进行辩向。
（2）灵敏度消失的问题
将公式（1）对
Figure 106701DEST_PATH_IMAGE002
求导，可以得到干涉光强
Figure 894660DEST_PATH_IMAGE004
关于Sagnac相位差
Figure 845298DEST_PATH_IMAGE002
的变化率，反映了陀螺仪测量的灵敏度：
Figure 993383DEST_PATH_IMAGE012
（2）
由公式（2）可见，当光纤陀螺静止或者以很小的速率转动时，即Sagnac相位差
Figure 345867DEST_PATH_IMAGE002
趋近于 0 时，陀螺仪测量的灵敏度也趋向于 0，此时光纤陀螺处在最不灵敏点。也即在旋转速率接近零时，灵敏度会消失。
为解决上述两个问题，通常会使用电压控制的Y波导相位调制器（或简称为“Y波导调制器”）来为两束光增加额外的偏置相位差
Figure 553994DEST_PATH_IMAGE013
，以增强陀螺在低转速区域的性能，这一过程即为光纤陀螺仪的调制过程。经调制后，干涉光强的表达式变为：
Figure 257508DEST_PATH_IMAGE014
（3）
目前的数字闭环光纤陀螺仪通常采用方波调制或四状态调制两种调制方法，在这两种调制方法中，由于Y波导调制信号与解调信号同频同相，且二者间的相关性不为0，故调制信号的部分能量会耦合到光电探测器输出端，与干涉光强信号叠加后一起被解调序列检出，产生交叉干扰，从而导致陀螺仪的零偏稳定性、阈值和标度因数线性度等指标恶化。
由于交叉干扰是通过电路和空间共同发生作用的，从硬件电路上对其进行阻断难度很大且效果有限，因此，降低调制信号与解调信号间的相关性成为解决交叉干扰问题的关键。现有技术主要采用随机相位调制的方法来解决交叉干扰问题，例如金靖等人提出的一种“基于4态马尔可夫链的光纤陀螺随机调制机制”（参见北京航空航天大学学报，第34卷第7期，第769-772页，2008年7月），利用调制信号状态转移方向的随机性和三角函数的周期性，产生统计上相互独立的调制信号和解调信号，通过相关解调在解调环节消除交叉干扰带来的零偏漂移问题及阈值死区问题。
随机相位调制方法虽然能够在一定程度上解决交叉干扰问题，但是仍然存在如下的缺陷：（1）随机相位调制带来了调制波形与解调表达式的变化，在不同相位状态下具有不同的调制波形与解调策略，增大了存储开销与系统的复杂程度，不便于工程实现。（2）由于相位偏置的大小对陀螺仪灵敏度与相对噪声强度的影响是对立的，在不同的应用场景下，往往要权衡对灵敏度与相对噪声强度的侧重，选择不同大小的相位偏置进行调制。而随机相位调制系统的大量参数需要根据当前选取的相位偏置来确定，当选取的相位偏置改变时，要对整个系统的设计进行较多的修改，从而导致系统的通用性较差。（3）随机相位调制方法是在统计学角度降低了调制信号与解调信号间的相关性，需要在较长的相关运算长度下(数个解调周期)才能反映出效果。
因此，如何提供一种实现简单、通用性强的能够解决交叉干扰问题的调制解调方案，是一个有待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有四状态调制技术及随机相位调制技术存在的问题，提出了一种用于数字闭环光纤陀螺的六状态调制解调方法和系统，以能够在任意调制深度下，在单个解调周期内实现调制信号与方波解调序列的零相关性。
本发明的一个方面提供了一种用于数字闭环光纤陀螺的六状态调制解调方法，该方法包括多次循环调制解调步骤，各调制解调步骤包括：
调制信号产生步骤，基于预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系来循环产生六状态调制信号；
控制电压生成步骤，基于产生的六状态调制信号与反馈控制信号叠加形成的数字信号按照特定时序关系控制采用了参考电压的第一数字模拟转换器DAC生成相应的模拟电压作为控制电压施加至Y波导相位调制器，以经由所述Y波导相位调制器为所述光纤陀螺仪的两束信号光施加偏置相位差；
解调步骤，将叠加了偏置相位差的两路信号光的干涉光强信号经前级电路处理后形成的电压信号进行ADC采样得到各相位状态对应的数字量，将数字量分别与转速解调序列和
Figure 678125DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调序列进行相关运算，以分别进行转速解调和
Figure 416274DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调；
参考电压生成步骤，基于
Figure 529724DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调结果生成用于修正第一DAC的分辨率的所述参考电压用于下次调制过程；
反馈控制信号生成步骤，基于转速解调结果获得本次调制解调的Sagnac相位差，并基于本次调制解调的Sagnac相位差生成所述反馈控制信号用于下次调制过程。
在本发明的一些实施例中，预先确定的六个相位状态的相位分别为
Figure 720533DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 210421DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 271918DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 821848DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 749221DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 777220DEST_PATH_IMAGE016
，每个状态的持续时间为
Figure 224382DEST_PATH_IMAGE020
，总的调制周期为
Figure 414055DEST_PATH_IMAGE021
，其中，
Figure 579457DEST_PATH_IMAGE022
为数字闭环光纤陀螺仪的光纤环的渡越时间；
Y波导上施加的调制电压分别为：
Figure 411147DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 712815DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 338968DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 726087DEST_PATH_IMAGE026
，其中，
Figure 627047DEST_PATH_IMAGE027
为自定义电压值；
Figure 517643DEST_PATH_IMAGE028
为相位
Figure 580277DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 189113DEST_PATH_IMAGE029
对应的电压值，与相位大小成正比；
所述转速解调序列为{-1、+1、+1、-1、-1、+1}；
所述
Figure 378917DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调序列为{+1、-1、0、+1、-1、0}；或者
预先确定的六个相位状态的相位分别为
Figure 389598DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 623133DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 984845DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 962028DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 827216DEST_PATH_IMAGE034
、和
Figure 231652DEST_PATH_IMAGE035
，每个状态的持续时间为
Figure 815080DEST_PATH_IMAGE020
，总的调制周期为
Figure 330375DEST_PATH_IMAGE021
；
Y波导上施加的调制电压分别为：
Figure 581228DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 890987DEST_PATH_IMAGE037
、
Figure 227290DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 280697DEST_PATH_IMAGE039
，其中，
Figure 635323DEST_PATH_IMAGE040
为自定义电压值；
Figure 381563DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 939583DEST_PATH_IMAGE042
为相位
Figure 796680DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 756546DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 408107DEST_PATH_IMAGE031
对应的电压值，与相位大小成正比；
所述转速解调序列为{-1、-1、+1、-1、+1、+1}；
所述
Figure 719003DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调序列为{+1、0、-1、+1、0、-1}。
在本发明一些实施例中，所述预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系为：
Figure 379791DEST_PATH_IMAGE043
；或者
Figure 928585DEST_PATH_IMAGE044
；
其中，
Figure 282205DEST_PATH_IMAGE045
为相位
Figure 814818DEST_PATH_IMAGE030
对应的电压值，
Figure 13718DEST_PATH_IMAGE046
为Y波导相位调制器的半波电压。
在本发明一些实施例中，所述方法还包括：将转速解调结果经滤波后作为测量结果进行输出。
在本发明一些实施例中，在将转速解调结果经滤波后作为测量结果进行输出之前，所述方法还包括：将各次转速解调结果经角速率累加器逐次累加，并经过卡尔曼滤波器进行滤波；
第一次调制解调步骤的控制电压生成和施加步骤中，反馈控制信号的初始值为0；
所述反馈控制信号生成步骤包括：
将各次转速解调结果经角速率累加器逐次累加获得本次调制解调的Sagnac相位差；
将各次调制解调已得到的Sagnac相位差对应的Y波导调制器控制电压经过阶梯波累加器逐次累加，生成反馈控制信号，其中，所述Y波导调制器控制电压符合以下公式：
Figure 433329DEST_PATH_IMAGE047
；
其中，
Figure 957852DEST_PATH_IMAGE048
为反馈相位，
Figure 712181DEST_PATH_IMAGE049
为上一次调制解调得到的两束信号光的传输相位差。
本发明的另一方面提供了一种用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调系统，该系统包括：
偏置相位控制电压生成器，其用于基于预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系来循环产生六状态调制信号；
控制电压生成模块，其用于基于产生的六状态调制信号与反馈控制信号叠加形成的数字信号按照特定时序关系控制采用了参考电压的第一数字模拟转换器DAC生成相应模拟电压作为控制电压施加至Y波导相位调制器；
所述Y波导相位调制器，用于基于所述控制电压为所述光纤陀螺仪的两束信号光施加偏置相位差；
模拟数字转换器ADC，其用于将叠加了偏置相位差的两路信号光的干涉光强信号经前级电路处理后形成的电压信号进行ADC采样得到各相位状态对应的数字量；
六状态转速解调单元，其用于将ADC采样得到的数字量与转速解调序列进行相关运算，以进行转速解调；
Figure 714772DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调单元，其用于将数字量与
Figure 503736DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调序列进行相关运算，以进行
Figure 933581DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调；
第二数字模拟转换器DAC，用于基于
Figure 175206DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调结果生成用于修正所述第一DAC的分辨率的所述参考电压用于下次调制过程；
反馈控制信号生成模块，用于基于转速解调结果获得本次调制解调的Sagnac相位差，并基于本次调制解调的Sagnac相位差生成所述反馈控制信号用于下次调制过程。
在本发明一些实施例中，所述系统还包括：
角速率累加器，用于将各次转速解调结果逐次累加获得本次调制解调的Sagnac相位差；以及
卡尔曼滤波器，用于将获得的Sagnac相位差进行滤波，并输出至外部装置；
所述反馈控制信号生成模块包括：
阶梯波累加器，用于将各次调制解调已得到的Sagnac相位差对应的Y波导调制器控制电压逐次累加，生成反馈控制信号，其中，所述Y波导调制器控制电压符合以下公式：
Figure 981488DEST_PATH_IMAGE050
；其中，所述
Figure 624959DEST_PATH_IMAGE051
为反馈相位，
Figure 225705DEST_PATH_IMAGE052
为上一次调制解调得到的两束信号光的传输相位差。
在本发明一些实施例中，所述控制电压生成模块包括：
加法器，用于将产生的六状态调制信号和反馈控制信号相叠加得到控制电压；以及
所述第一DAC，用于基于所述参考电压和所述控制电压生成施加至Y波导相位调制器的模拟控制电压。
本发明的用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法和系统，能够在每个解调周期内对转速解调交叉干扰、
Figure 954626DEST_PATH_IMAGE015
电压复位误差解调交叉干扰的降低。
本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。
图1为光纤陀螺仪的原理示意图。
图2为干涉光强与 Sagnac 相位差原始关系示意图。
图3为本发明一实施例中数字闭环光纤陀螺仪的闭环信号处理流程图。
图4为本发明一实施例中在偏置相位控制电压生成器中产生调制信号的示意图。
图5为本发明一实施例中控制电压施加在Y波导相位调制器后为两束光带来额外的相位差示意图。
图6为本发明一实施例中在六状态调制下干涉光强随相位差的变化规律示意图。
图7为本发明一实施例中数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。
为了实现对
Figure 299020DEST_PATH_IMAGE015
复位电压的快速解调，在现有技术中，光纤陀螺仪更多采用四状态调制解调的方法而非方波调制法。四状态调制法选取调制深度为
Figure 796997DEST_PATH_IMAGE053
，采用
Figure 95210DEST_PATH_IMAGE053
、
Figure 311428DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 459512DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 811996DEST_PATH_IMAGE056
这4个相位状态，对应的干涉光强表达式分别为：
Figure 20124DEST_PATH_IMAGE057
；
其中，I 1 、I 2 、I 3 和I 4 分别为4个相位状态对应的干涉光强，
Figure 458058DEST_PATH_IMAGE058
为初始的光强值，
Figure 409834DEST_PATH_IMAGE059
为两束光的传输相位差。
相应的转速解调表达式为：
Figure 882403DEST_PATH_IMAGE060
（4）
可见，转速解调过程看可以做将四个相位状态对应的光电探测器的光强输出与幅值为-1、+1、+1、-1的方波解调序列进行相关运算，即两个信号相乘后进行积分运算（求和），得到的结果称为两个信号的相关性（相关性是一种数学定义，两个信号相乘后进行积分运算，得到的结果称为两个信号的相关性）。光纤陀螺仪的解调过程可以看作方波解调序列与光电探测器输出信号的相关运算过程。
现有的四状态调制解调方法中，四个相位状态对应的调制电压（也即在对应Y波导上施加的电压）分别为：
Figure 995853DEST_PATH_IMAGE061
。其中，
Figure 921084DEST_PATH_IMAGE062
为自定义电压值；
Figure 410971DEST_PATH_IMAGE063
为相位
Figure 738047DEST_PATH_IMAGE053
、
Figure 304289DEST_PATH_IMAGE054
对应的电压值，与相位大小成正比，比例系数为Y波导相位调制器的调制系数。调制电压的部分能量会以电磁波的方式耦合到光电探测器输出端，与有效信号一同参与解调，解调时使用的方波解调序列同样为-1、+1、+1、-1，调制电压与方波解调序列的相关性表示为：
Figure 716815DEST_PATH_IMAGE064
（5）
当调制信号与方波解调序列的相关性为0 时，耦合到光电探测器输出端的调制信号与方波解调序列进行相关运算后，解调结果为0，不会对解调结果产生影响；但此时要求
Figure 744814DEST_PATH_IMAGE065
，由于电压值与相位大小成正比，即可得到：
Figure 926397DEST_PATH_IMAGE066
，即
Figure 647228DEST_PATH_IMAGE067
。对公式（3）求导可得，在此调制深度下，陀螺仪又会出现前面叙述的灵敏度问题，不能正常工作，所以通过四状态调制不能将调制电压与方波解调序列间的相关性降为0，因此不可避免的存在着交叉干扰问题。
也就是说，在转速解调时，可以看做将四个状态下的光强输出与幅值为-1、+1、+1、-1的解调方波信号相乘求和，调制信号与解调信号的相关性为
Figure 547051DEST_PATH_IMAGE068
。当调制深度
Figure 378741DEST_PATH_IMAGE069
取
Figure 680409DEST_PATH_IMAGE070
时，调制信号与方波解调序列的相关性为0 ，交叉干扰最小，耦合到光电探测器输出端的调制信号不会对解调结果产生影响，但此时陀螺灵敏度为零，不能正常工作，所以四状态调制不可避免的存在着交叉干扰问题。
四状态调制技术无法消除交叉干扰的根本原因在于，调制信号与方波解调序列间的相关性表达式只与调制深度(相位
Figure 572142DEST_PATH_IMAGE071
)有关，因而调制深度的选取并不是任意的，无法通过改变调制深度的取值来将相关性降低到0。
本发明针对现有四状态调制技术及随机相位调制技术存在的问题，提出了一种用于数字闭环光纤陀螺的六状态调制解调，该方法能够在任意调制深度下，在单个解调周期内实现调制信号与方波解调序列的零相关性。
由Y波导的工作原理可知，偏置相位的施加是通过不同时刻调制电压的差值实现的，例如，四个相位状态对应的调制电压分别为：
Figure 959261DEST_PATH_IMAGE072
，其中，
Figure 329062DEST_PATH_IMAGE073
分别为第一个状态的电压、第二个状态的电压、第三个状态的电压和第四个状态的电压；第一个状态的电压-第三个状态的电压=
Figure 84DEST_PATH_IMAGE074
，对应相位
Figure 62718DEST_PATH_IMAGE069
；对
Figure 671554DEST_PATH_IMAGE075
的取值并没有固定要求，只要保证第一个状态的电压与第三个状态的电压保持固定差值即可。对于固定的相位状态组合，调制电压是一个相对量而非绝对量，因此，如何将调制电压这一变化自由度较高的物理量引入相关性表达式是本发明发明人思考的关键。
为了实现电压对相关性的控制，本发明在传统四状态调制解调技术的基础上增加了
Figure 110625DEST_PATH_IMAGE076
两个相位状态，从而提供了一种用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法。
在本发明一实施例中，该六个状态的相位分别为
Figure 121307DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 354842DEST_PATH_IMAGE077
、
Figure 716553DEST_PATH_IMAGE078
、
Figure 162578DEST_PATH_IMAGE078
、
Figure 558924DEST_PATH_IMAGE079
、
Figure 697781DEST_PATH_IMAGE069
，每个状态的持续时间为
Figure 546789DEST_PATH_IMAGE080
，总的调制周期为
Figure 796504DEST_PATH_IMAGE081
（即
Figure 47357DEST_PATH_IMAGE082
为数字闭环光纤陀螺仪的光纤环的渡越时间），对应Y波导上施加的调制电压分别为
Figure 373428DEST_PATH_IMAGE083
、
Figure 444152DEST_PATH_IMAGE084
、
Figure 763138DEST_PATH_IMAGE085
、
Figure 602918DEST_PATH_IMAGE086
。其中，
Figure 349157DEST_PATH_IMAGE087
为自定义电压值；
Figure 641598DEST_PATH_IMAGE088
为相位
Figure 29854DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 724140DEST_PATH_IMAGE077
对应的电压值，与相位大小成正比，比例系数为Y波导相位调制器的调制系数。
将六个相位状态
Figure 641281DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 686597DEST_PATH_IMAGE077
、
Figure 347386DEST_PATH_IMAGE078
、
Figure 896179DEST_PATH_IMAGE078
、
Figure 984220DEST_PATH_IMAGE089
、
Figure 31680DEST_PATH_IMAGE069
分别带入Y波导输出表达式可得：
Figure 965001DEST_PATH_IMAGE091
；
其中，I 1 、I 2 、I 3 、I 4 、I 5 和I 6 分别为6个相位状态对应的干涉光强，
Figure 899459DEST_PATH_IMAGE092
为初始的光强值，
Figure 423981DEST_PATH_IMAGE093
为两束光的传输相位差。
转速解调时：
Figure 912731DEST_PATH_IMAGE094
（6）
转速解调的过程可看作将六个相位状态对应的光强输出与幅度为-1、+1、+1、-1、-1、+1的方波解调序列进行相关运算，此时调制信号与方波解调序列的相关性可以表示为：
Figure 180901DEST_PATH_IMAGE095
（7）
相关性为0时：
Figure 969866DEST_PATH_IMAGE096
（8）
Figure 134131DEST_PATH_IMAGE097
电压复位误差解调时：
Figure 641336DEST_PATH_IMAGE098
（9）
在六个状态中选取四个状态用于误差解调，解调的过程可看作将六个相位状态对应的光强输出与幅度为+1、-1、0、+1、-1、0的方波解调序列进行相关运算，此时误差解调序列与调制信号的相关性可以表示为：
Figure 182038DEST_PATH_IMAGE099
（10）
相关性为0时：
Figure 825509DEST_PATH_IMAGE100
（11）
综上，在设计陀螺仪偏置相位及Y波导调制电压时只需满足关系式：
Figure 691834DEST_PATH_IMAGE101
（12）
以上的六个状态的相位仅为示例，本发明并不限于此，在不脱离本发明的构思的情况下，还有其他六状态形式。在本发明另一实施例中，六个状态的相位分别为
Figure 155176DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 515882DEST_PATH_IMAGE102
、
Figure 279438DEST_PATH_IMAGE103
、
Figure 785506DEST_PATH_IMAGE104
、
Figure 267303DEST_PATH_IMAGE105
、
Figure 415388DEST_PATH_IMAGE106
，每个状态的持续时间为
Figure 33451DEST_PATH_IMAGE107
，总的调制周期为
Figure 710420DEST_PATH_IMAGE108
，对应Y波导上施加的调制电压分别为
Figure 413934DEST_PATH_IMAGE109
、
Figure 100130DEST_PATH_IMAGE110
、
Figure 572699DEST_PATH_IMAGE111
、
Figure 951728DEST_PATH_IMAGE112
。将六个相位状态
Figure 876959DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 616114DEST_PATH_IMAGE103
、
Figure 943190DEST_PATH_IMAGE104
、
Figure 493120DEST_PATH_IMAGE104
、
Figure 640067DEST_PATH_IMAGE106
、
Figure 933645DEST_PATH_IMAGE071
分别带入Y波导输出表达式可得：
Figure 380807DEST_PATH_IMAGE113
；
转速解调时：
Figure 101639DEST_PATH_IMAGE114
（13）
转速解调的过程可看作将六个相位状态下的光强输出与幅度为-1、-1、+1、-1、+1、+1的解调方波信号相乘求和，此时调制信号与解调信号的相关性可以表示为：
Figure 1462DEST_PATH_IMAGE115
（14）
相关性为0时：
Figure 833151DEST_PATH_IMAGE116
（15）
Figure 869240DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差解调时：
Figure 760973DEST_PATH_IMAGE118
（16）
在六个状态中选取四个状态用于误差解调，解调的过程可看作将六个相位状态下的光强输出与幅度为+1、0、-1、+1、0、-1的解调方波信号相乘求和，此时误差解调信号与调制信号的相关性可以表示为：
Figure 148092DEST_PATH_IMAGE119
（17）
相关性为0时：
Figure 517894DEST_PATH_IMAGE120
（18）
综上，在设计陀螺仪偏置相位及Y波导电压时只需满足关系式：
Figure 690380DEST_PATH_IMAGE121
（19）
通过如上方法，可以在每个解调周期内，使转速解调与误差解调均具有最小的交叉干扰；且
Figure 753014DEST_PATH_IMAGE122
可以根据不同的应用场景任意选取，例如传统的
Figure 361850DEST_PATH_IMAGE123
，或高精度光纤陀螺仪中常使用的
Figure 535342DEST_PATH_IMAGE124
等相位，本发明并不限于此。
本发明的用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法在降低交叉干扰的前提下大大简化了系统的工程实现，并提高了系统在不同相位偏置下的通用性。
图3为本发明一实施例中包含了滤波和反馈环节的完整的数字闭环光纤陀螺仪的闭环信号处理系统的示意性结构框图。该闭环信号处理系统可作为用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调系统来实现本发明的用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法。跟现有的四状态调制系统相比，本发明主要在六状态转速解调、六状态
Figure 811603DEST_PATH_IMAGE117
复位电压误差解调和偏置相位控制电压生成器这几部分进行了改进。下面结合图3来描述本发明的数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方案。
该六状态调制解调系统至少包括：
偏置相位控制电压生成器，其用于基于预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系来循环产生六状态调制信号（调制电压）；
控制电压生成模块，其用于基于产生的六状态调制信号与反馈控制信号叠加形成的数字信号按照特定时序关系控制采用了参考电压的第一数字模拟转换器（第一DAC）生成相应的模拟电压作为控制电压施加至Y波导相位调制器；
所述Y波导相位调制器，用于基于所述控制电压为所述光纤陀螺仪的两束信号光施加偏置相位差；
模拟数字转换器ADC，其用于将叠加了偏置相位差的两路信号光的干涉光强信号经前级电路处理后形成的电压信号进行ADC采样得到各相位状态对应的数字量；
六状态转速解调单元，其用于将ADC采样得到的数字量与转速解调序列进行相关运算，以进行转速解调；
Figure 779559DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差解调单元，其用于将数字量与
Figure 141270DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差解调序列进行相关运算，以进行
Figure 852874DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差解调；
第二数字模拟转换器DAC，用于基于
Figure 249220DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差解调结果生成用于修正所述第一DAC的分辨率的所述参考电压用于下次调制过程；
反馈控制信号生成模块，用于基于转速解调结果获得本次调制解调的Sagnac相位差，并基于本次调制解调的Sagnac相位差生成所述反馈控制信号用于下次调制过程。
其中，反馈控制信号生成模块可包括：
阶梯波累加器，用于将各次调制解调已得到的Sagnac相位差对应的反馈相位逐次累加，生成反馈控制信号，其中，所述反馈相位符合以下公式：
Figure 653657DEST_PATH_IMAGE125
；其中，
Figure 971506DEST_PATH_IMAGE126
为反馈相位，
Figure 752380DEST_PATH_IMAGE127
为上一次调制解调得到的两束信号光的传输相位差。
控制电压生成模块包括：加法器，用于将产生的六状态调制信号和反馈控制信号相叠加得到控制电压；以及所述第一DAC，用于基于所述参考电压和所述控制电压生成施加至Y波导相位调制器的模拟控制电压。
此外，该系统还可包括：角速率累加器，用于将各次转速解调结果逐次累加获得本次调制解调的Sagnac相位差；以及卡尔曼滤波器，用于将获得的Sagnac相位差进行滤波，并输出至外部装置。
更具体地，闭环信号处理系统的光路部分输出的光强信号（如经光电探测器输出端输出的干涉光强信号）经前级信号调理电路后形成的电压信号进行光电转换、同相放大和带通滤波等处理后，转换为适合ADC（模数转换器）采样的模拟电信号，这一电信号的大小与光强信号的大小成正比；经ADC采样后，这一模拟电信号转换为12bits各相位状态对应的的数字量，进入数字信号处理模块中执行数字信号处理。在本发明一实施例中，数字信号处理模块可以由FPGA实现。
在数字信号处理环节，首先通过FPGA中的相关滤波器对ADC采样得到的数字量进行相关滤波，降低高斯白噪声对采样结果的干扰；然后将滤波结果送入六状态转速解调单元与六状态
Figure 252500DEST_PATH_IMAGE117
复位电压误差解调单元，分别与转速解调序列（如序列：-1、+1、+1、-1、-1、+1）和
Figure 562259DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差解调序列（如序列：+1、-1、0、+1、-1、0）进行相关运算，得到解调结果。如前所述，在一个示例中，转速解调序列例如为序列{-1、+1、+1、-1、-1、+1}，
Figure 632983DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差解调序列例如为序列{+1、-1、0、+1、-1、0}；在另一个示例中，转速解调序列例如为序列{-1、-1、+1、-1、+1、+1}，
Figure 686390DEST_PATH_IMAGE128
电压复位误差解调序列例如为序列{+1、0、-1、+1、0、-1}。由于
Figure 791749DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差反映的是Y波导相位调制器调制系数（相位=调制电压×调制系数）的变化而带来的误差，对系统的影响是乘性的，故
Figure 537988DEST_PATH_IMAGE117
电压复位误差解调结果可被进一步输入进副DAC，控制副DAC向主DAC提供参考电压，以修正温度对Y波导相位调制器调制系数的影响而引发的DAC分辨率误差（DAC的输出电压=分辨率×数字量，而分辨率=参考电压/（2^N-1），N为DAC的位数）。由于反馈环节的存在，第k次转速解调的结果为
Figure 96008DEST_PATH_IMAGE129
，
Figure 953106DEST_PATH_IMAGE130
为反馈相位，存在
Figure 912972DEST_PATH_IMAGE131
的关系，也即，本次调制解调对应的Y波导相位调制器控制电压为上一次调制解调得到的两束信号光的传输相位差
Figure 830112DEST_PATH_IMAGE132
的负值，因此，第k次转速解调得到了
Figure 875428DEST_PATH_IMAGE133
，将各次转速解调结果经角速率累加器逐次累加，即可得到第k次调制解调或Sagnac相位差测量时的Sagnac相位差
Figure 270638DEST_PATH_IMAGE134
；将各次
Figure 350589DEST_PATH_IMAGE134
对应的反馈相位（Y波导相位调制器控制电压）经过阶梯波累加器逐次累加，即可生成反馈控制信号，以增大陀螺仪的动态范围。图3中，偏置相位控制电压生成器用于产生六状态调制信号（调制电压），反馈控制信号与偏置相位控制电压生成器产生的六状态调制信号经加法器叠加后，经主DAC基于参考信号以及叠加的调制电压和反馈控制信号产生一模拟电压作为控制电压（包含了调制电压和反馈控制信号），施加到Y波导相位调制器控制端，由Y波导相位调制器控制端基于该模拟的控制电压，为光纤陀螺仪的两束信号光施加偏置相位差，从而实现六状态调制与闭环反馈控制，也即Y波导相位调制器控制端基于该模拟的控制电压产生反馈相位。
由于陀螺仪的输出存在随机漂移误差，因此，在本发明实施例中，为了降低陀螺仪的零点漂移，测量所得的
Figure 173052DEST_PATH_IMAGE134
还经过卡尔曼滤波器进行滤波，滤波后的结果才作为最终的测量输出，最终测量结果可通过UART协议按照固定的数据帧格式发送至外部装置，如上位机。
将当前调制深度
Figure 456397DEST_PATH_IMAGE135
对应的控制电压
Figure 655297DEST_PATH_IMAGE136
、Y波导相位调制器的半波电压
Figure 589755DEST_PATH_IMAGE137
带入关系式（12）或（19），即：
Figure 848698DEST_PATH_IMAGE138
；或者
Figure 603027DEST_PATH_IMAGE139
；
便可计算出能够使调制信号与方波解调序列间相关性为零的
Figure 871197DEST_PATH_IMAGE140
的关系，计算出
Figure 394583DEST_PATH_IMAGE140
的关系后，再选取一个
Figure 824427DEST_PATH_IMAGE141
电压，即可得到
Figure 66052DEST_PATH_IMAGE140
三个电压的取值，这样在偏置相位控制电压生成器中便可按照图4中所示的状态顺序循环产生调制信号。例如，基于关系式（12），产生的调制信号依次为：
Figure 137914DEST_PATH_IMAGE142
、
Figure 515805DEST_PATH_IMAGE143
、
Figure 382130DEST_PATH_IMAGE144
、
Figure 845473DEST_PATH_IMAGE145
；基于关系式（19），产生的调制信号依次为：
Figure 704713DEST_PATH_IMAGE142
、
Figure 937111DEST_PATH_IMAGE143
、
Figure 974337DEST_PATH_IMAGE146
、
Figure 190555DEST_PATH_IMAGE147
。
作为一示例，在将主DAC产生的控制电压施加在Y波导相位调制器后，为两束光带来额外的相位差
Figure 73061DEST_PATH_IMAGE148
如图5所示。
在六状态调制下，干涉光强随相位差的变化规律如图6所示。当陀螺仪静止时，
Figure 691124DEST_PATH_IMAGE149
为0，两束光的相位差只有人为施加的
Figure 633672DEST_PATH_IMAGE148
，此时各相位状态对应的光强相同，光电探测器输出为一个直流信号；当陀螺仪开始转动时，两束光的相位差为
Figure 337186DEST_PATH_IMAGE150
，此时各相位状态对应的光强不同，光电探测器输出为一个方波信号。依次采集六个相位状态对应的光电探测器输出并进行锁存，将其分别与转速解调序列（-1、+1、+1、-1、-1、+1）、
Figure 23382DEST_PATH_IMAGE151
电压复位误差解调序列（+1、-1、0、+1、-1、0）进行相关运算，即可得到解调结果。
本发明的用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法，在延续四状态调制方法优点的前提下，以一种实现简单、通用性强的方法完成了在任意调制深度下，在每个解调周期内对转速解调交叉干扰、
Figure 495952DEST_PATH_IMAGE151
电压复位误差解调交叉干扰的降低。
本发明实施例的方法在降低交叉干扰的前提下大大简化了系统的工程实现，并提高了系统在不同相位偏置下的通用性。
图7所示为本发明一实施例中用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法的流程示意图，如图7所示，该方法包括多次循环调制解调步骤，各调制解调步骤包括：
调制信号产生步骤S110，基于预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系来循环产生六状态调制电压。
例如，预先确定的六个相位状态的相位分别为
Figure 609401DEST_PATH_IMAGE152
、
Figure 800211DEST_PATH_IMAGE153
、
Figure 290098DEST_PATH_IMAGE154
、
Figure 617174DEST_PATH_IMAGE154
、
Figure 635946DEST_PATH_IMAGE155
和
Figure 64784DEST_PATH_IMAGE152
，每个状态的持续时间为
Figure 358362DEST_PATH_IMAGE156
，总的调制周期为
Figure 805524DEST_PATH_IMAGE157
，其中，
Figure 260776DEST_PATH_IMAGE158
为半周期；Y波导上施加的调制电压分别为：
Figure 160599DEST_PATH_IMAGE159
、
Figure 726710DEST_PATH_IMAGE160
、
Figure 293957DEST_PATH_IMAGE161
、
Figure 185690DEST_PATH_IMAGE162
，其中，
Figure 572809DEST_PATH_IMAGE159
为自定义电压值；
Figure 942611DEST_PATH_IMAGE163
为相位
Figure 364365DEST_PATH_IMAGE164
、
Figure 161419DEST_PATH_IMAGE165
对应的电压值，与相位大小成正比。
控制电压生成步骤S120，基于产生的六状态调制信号、反馈控制信号和参考电压经第一数字模拟转换器DAC生成模拟的控制电压施加至Y波导相位调制器，以经由Y波导相位调制器为光纤陀螺仪的两束信号光施加偏置相位差。
更具体地，经由加法器将产生的六状态调制信号和反馈控制信号相叠加得到控制电压；并由第一DAC（主DAC）基于所述参考电压和所述控制电压生成施加至Y波导相位调制器的模拟控制电压。
解调步骤S130，将叠加了偏置相位差的信号光的干涉光强信号进行ADC采样得到数字量，将数字量分别与转速解调序列和
Figure 285102DEST_PATH_IMAGE166
电压复位误差解调序列进行相关运算，以分别进行转速解调和
Figure 458594DEST_PATH_IMAGE166
电压复位误差解调。
在得到数字量之后，还可进一步利用相关滤波器进行滤波处理，来降低高斯白噪声对采样结果的干扰，然后输入至六状态转速解调单元与六状态
Figure 734855DEST_PATH_IMAGE166
复位电压误差解调单元。
在本发明一实施例中，转速解调序列为{-1、+1、+1、-1、-1、+1}，此时调制信号与方波解调序列的相关性可以表示为：
Figure 702811DEST_PATH_IMAGE167
。
Figure 64522DEST_PATH_IMAGE166
电压复位误差解调序列为{+1、-1、0、+1、-1、0}，也即在六个状态中选取四个状态用于误差解调，此时误差解调序列与调制信号的相关性可以表示为：
Figure 776126DEST_PATH_IMAGE168
。
为了使得相关性为0，预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系为：
Figure 906893DEST_PATH_IMAGE169
；
其中，
Figure 311330DEST_PATH_IMAGE170
为相位
Figure 160337DEST_PATH_IMAGE122
对应的电压值，
Figure 675632DEST_PATH_IMAGE171
为Y波导相位调制器的半波电压。
参考电压生成步骤S140，基于
Figure 660906DEST_PATH_IMAGE166
电压复位误差解调结果生成用于控制第一DAC的分辨率的参考电压用于下次调制过程。
更具体地，
Figure 970664DEST_PATH_IMAGE172
电压复位误差解调结果被输入进第二DAC（副DAC），控制副DAC为主DAC提供参考电压。
反馈控制信号生成步骤S150，基于转速解调结果获得本次调制解调的Sagnac相位差，并基于本次调制解调的Sagnac相位差生成所述反馈控制信号用于下次调制过程。由此，可实现六状态调制与闭环反馈控制。
以上仅为示例，但本发明并不限于此，还可以采用其他六状态形式。
本发明的方法，可以在每个解调周期内，使转速解调与误差解调均具有最小的交叉干扰；且θ可以根据不同的应用场景任意选取，例如传统的 ，或高精度光纤陀螺仪中常使用的 等相位。该方法在降低交叉干扰的前提下大大简化了系统的工程实现，并提高了系统在不同相位偏置下的通用性。
本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调方法，其特征在于，该方法包括多次循环调制解调步骤，各调制解调步骤包括：
调制信号产生步骤，基于预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系来循环产生六状态调制信号；
模拟控制电压生成步骤，基于产生的六状态调制信号与反馈控制信号叠加形成的数字信号，按照特定时序关系控制采用了参考电压的第一数字模拟转换器DAC生成相应的模拟控制电压施加至Y波导相位调制器，以经由所述Y波导相位调制器为所述光纤陀螺仪的两束信号光施加偏置相位差；
解调步骤，将叠加了偏置相位差的两束信号光的干涉光强信号经前级电路处理后形成的电压信号进行ADC采样得到各相位状态对应的数字量，将数字量分别与转速解调序列和
Figure DEST_PATH_IMAGE001
电压复位误差解调序列进行相关运算，以分别进行转速解调和
Figure 152411DEST_PATH_IMAGE001
电压复位误差解调；
参考电压生成步骤，基于
Figure 40733DEST_PATH_IMAGE001
电压复位误差解调结果生成用于修正第一数字模拟转换器DAC的分辨率的所述参考电压用于下次调制过程；
反馈控制信号生成步骤，基于转速解调结果获得本次调制解调的Sagnac相位差，并基于本次调制解调的Sagnac相位差生成所述反馈控制信号用于下次调制过程；
预先确定的六个相位状态的相位分别为
Figure 860921DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 354351DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 172265DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 282304DEST_PATH_IMAGE002
，每个状态的持续时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，总的调制周期为
Figure 578287DEST_PATH_IMAGE008
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为数字闭环光纤陀螺仪的光纤环的渡越时间；
Y波导上施加的调制电压分别为：
Figure 926223DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 915038DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，所述预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系为：
Figure 715635DEST_PATH_IMAGE014
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为自定义电压值；
Figure 815310DEST_PATH_IMAGE016
为相位
Figure DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 283331DEST_PATH_IMAGE018
对应的电压值，与相位大小成正比；
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为Y波导相位调制器的半波电压；
所述转速解调序列为{-1、+1、+1、-1、-1、+1}；
所述
Figure 443048DEST_PATH_IMAGE020
电压复位误差解调序列为{+1、-1、0、+1、-1、0}；
或者
预先确定的六个相位状态的相位分别为
Figure 793258DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 696623DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 753572DEST_PATH_IMAGE024
、和
Figure 880928DEST_PATH_IMAGE021
，每个状态的持续时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，总的调制周期为
Figure 921696DEST_PATH_IMAGE026
；
Y波导上施加的调制电压分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 363173DEST_PATH_IMAGE028
、
Figure DEST_PATH_IMAGE029
、
Figure 528489DEST_PATH_IMAGE030
，所述预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
；其中，
Figure 967692DEST_PATH_IMAGE032
为自定义电压值；
Figure 292494DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 599978DEST_PATH_IMAGE034
为相位
Figure DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 365940DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 100678DEST_PATH_IMAGE021
对应的电压值，与相位大小成正比；
Figure 912776DEST_PATH_IMAGE019
为Y波导相位调制器的半波电压；
所述转速解调序列为{-1、-1、+1、-1、+1、+1}；
所述
Figure 23952DEST_PATH_IMAGE037
电压复位误差解调序列为{+1、0、-1、+1、0、-1}。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将转速解调结果经滤波后作为测量结果进行输出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在将转速解调结果经滤波后作为测量结果进行输出之前，所述方法还包括：将各次转速解调结果经角速率累加器逐次累加，并经过卡尔曼滤波器进行滤波；
第一次调制解调步骤的模拟控制电压生成和施加步骤中，反馈控制信号的初始值为0；
所述反馈控制信号生成步骤包括：
将各次转速解调结果经角速率累加器逐次累加获得本次调制解调的Sagnac相位差；
将各次调制解调已得到的Sagnac相位差对应的反馈相位经过阶梯波累加器逐次累加，生成反馈控制信号，其中，所述反馈相位符合以下公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；
其中，
Figure 909999DEST_PATH_IMAGE039
为反馈相位，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为上一次调制解调得到的两束信号光的传输相位差。
4.一种用于数字闭环光纤陀螺仪的六状态调制解调系统，其特征在于，该系统包括：
偏置相位控制电压生成器，其用于基于预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系来循环产生六状态调制信号；
模拟控制电压生成模块，其用于基于产生的六状态调制信号与反馈控制信号叠加形成的数字信号，按照特定时序关系控制采用了参考电压的第一数字模拟转换器DAC生成相应的模拟控制电压施加至Y波导相位调制器；
所述Y波导相位调制器，用于基于所述模拟控制电压为所述光纤陀螺仪的两束信号光施加偏置相位差；
模拟数字转换器ADC，其用于将叠加了偏置相位差的两束信号光的干涉光强信号经前级电路处理后形成的电压信号进行ADC采样得到各相位状态对应的数字量；
六状态转速解调单元，其用于将ADC采样得到的数字量与转速解调序列进行相关运算，以进行转速解调；
Figure 753321DEST_PATH_IMAGE041
电压复位误差解调单元，其用于将数字量与
Figure 787136DEST_PATH_IMAGE041
电压复位误差解调序列进行相关运算，以进行
Figure 764320DEST_PATH_IMAGE041
电压复位误差解调；
第二数字模拟转换器DAC，用于基于
Figure 567191DEST_PATH_IMAGE041
电压复位误差解调结果生成用于修正第一数字模拟转换器DAC的分辨率的所述参考电压用于下次调制过程；
反馈控制信号生成模块，用于基于转速解调结果获得本次调制解调的Sagnac相位差，并基于本次调制解调的Sagnac相位差生成所述反馈控制信号用于下次调制过程；
预先确定的六个相位状态的相位分别为
Figure 643731DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure 102525DEST_PATH_IMAGE043
、
Figure 289924DEST_PATH_IMAGE043
、
Figure 212881DEST_PATH_IMAGE044
和
Figure 460322DEST_PATH_IMAGE035
，每个状态的持续时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，总的调制周期为
Figure 406413DEST_PATH_IMAGE026
，其中，
Figure 69607DEST_PATH_IMAGE046
为数字闭环光纤陀螺仪的光纤环的渡越时间；
Y波导上施加的调制电压分别为：
Figure 847070DEST_PATH_IMAGE047
、
Figure DEST_PATH_IMAGE048
、
Figure 203096DEST_PATH_IMAGE049
、
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，所述预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系为：
Figure 105324DEST_PATH_IMAGE051
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为自定义电压值；
Figure 849506DEST_PATH_IMAGE053
为相位
Figure 481476DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure DEST_PATH_IMAGE054
对应的电压值，与相位大小成正比；
Figure 8403DEST_PATH_IMAGE019
为Y波导相位调制器的半波电压；
所述转速解调序列为{-1、+1、+1、-1、-1、+1}；
所述
Figure 991403DEST_PATH_IMAGE055
电压复位误差解调序列为{+1、-1、0、+1、-1、0}；或者
预先确定的六个相位状态的相位分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 261978DEST_PATH_IMAGE057
、
Figure DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 686138DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure DEST_PATH_IMAGE060
、和
Figure 915125DEST_PATH_IMAGE061
，每个状态的持续时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE062
，总的调制周期为
Figure 57524DEST_PATH_IMAGE063
；
Y波导上施加的调制电压分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 131791DEST_PATH_IMAGE065
、
Figure 800669DEST_PATH_IMAGE066
、
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，所述预先确定的六相位状态与Y波导调制电压之间的关系为：
Figure 934979DEST_PATH_IMAGE031
；其中，
Figure 626991DEST_PATH_IMAGE068
为自定义电压值；
Figure DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 239369DEST_PATH_IMAGE070
为相位
Figure 700437DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 67965DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 247274DEST_PATH_IMAGE057
对应的电压值，与相位大小成正比；
Figure DEST_PATH_IMAGE071
为Y波导相位调制器的半波电压；
所述转速解调序列为{-1、-1、+1、-1、+1、+1}；
所述
Figure 663342DEST_PATH_IMAGE055
电压复位误差解调序列为{+1、0、-1、+1、0、-1}。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
角速率累加器，用于将各次转速解调结果逐次累加获得本次调制解调的Sagnac相位差；以及
卡尔曼滤波器，用于将获得的Sagnac相位差进行滤波，并输出至外部装置；
所述反馈控制信号生成模块包括：
阶梯波累加器，用于将各次调制解调已得到的Sagnac相位差对应的反馈相位逐次累加，生成反馈控制信号，其中，所述反馈相位符合以下公式：
Figure 447759DEST_PATH_IMAGE072
；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE073
为反馈相位，
Figure 658291DEST_PATH_IMAGE074
为上一次调制解调得到的两束信号光的传输相位差。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述模拟控制电压生成模块包括：
加法器，用于将产生的六状态调制信号和反馈控制信号相叠加得到控制电压；以及
所述第一数字模拟转换器DAC，用于基于所述参考电压和所述控制电压生成施加至Y波导相位调制器的模拟控制电压。
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