CN115855015A - 一种解决光纤陀螺大角冲击的方法 - Google Patents
一种解决光纤陀螺大角冲击的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115855015A CN115855015A CN202310048826.4A CN202310048826A CN115855015A CN 115855015 A CN115855015 A CN 115855015A CN 202310048826 A CN202310048826 A CN 202310048826A CN 115855015 A CN115855015 A CN 115855015A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- optic gyroscope
- converter
- impact
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明涉及光纤陀螺技术领域,尤其涉及一种解决光纤陀螺大角冲击的方法。
背景技术
光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速率传感器,具有全固态结构、抗冲击振动、动态范围大、频带宽、易于数字化实现等优点。高精度光纤陀螺在较大速率下上电启动或者受到较大冲击的情况下,若光纤陀螺调制发生了跨条纹现象,光纤陀螺瞬时会感受到一个较大的加速度,从而引起光纤陀螺输出失真。因此,提高光纤陀螺的抗冲击性能可以有效扩大光纤陀螺的应用范围,拓展高精度光纤陀螺的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解决光纤陀螺大角冲击的方法,通过计算光纤陀螺单条纹最大测量范围对应的光纤陀螺转速,并计算出此时的AD解调值/>,然后将此时的AD解调值与/>作差,通过差值判断光纤陀螺是否受到大冲击,然后采用AD解调值或/>作为相移,补偿由于冲击产生的相移,保证光纤陀螺在大冲击的情况下稳定闭环,从而保证光纤陀螺惯导的精度。
本发明是通过以下技术方案予以实现:
一种解决光纤陀螺大角冲击的方法,其包括如下步骤:
S4:计算光纤陀螺的AD解调值与的差值,若差值≤0,则用AD解调值作为光纤陀螺的反馈相移,传输给DA转换器,经DA转换器处理后反馈给Y波导,补偿由于冲击产生的相移,形成光纤陀螺相位闭环;若差值>0,则用/>作为光纤陀螺的反馈相移,传输给DA转换器,经DA转换器处理后反馈给Y波导,补偿由于冲击产生的相移,形成光纤陀螺相位闭环。
进一步,光纤陀螺的数据输出独立于相移闭环,使用光纤陀螺的AD解调值经解调积分处理后作为光纤陀螺的数据输出。
发明的有益效果:
1.能够补偿由于冲击产生的相移,保证光纤陀螺在大冲击的情况下稳定闭环,从而保证光纤陀螺惯导的精度。
2.光纤陀螺的数据输出独立于相移闭环,使用光纤陀螺的AD解调值经解调积分处理后作为光纤陀螺的数据输出,既保证了光纤陀螺闭环,又保证光纤陀螺精度不损失。
附图说明
图1是本发明流程图。
图2是本发明系统图。
图3是本发明光纤陀螺受到的冲击曲线示意图。
图4是本发明光纤陀螺理论响应冲击曲线示意图。
图5是本发明光纤陀螺实际响应冲击曲线示意图。
具体实施方式
一种解决光纤陀螺大角冲击的方法,具体流程图如附图1所示,其包括如下步骤:
S4:计算光纤陀螺的AD解调值与的差值,若差值≤0,则用AD解调值作为光纤陀螺的反馈相移,传输给DA转换器,经DA转换器处理后反馈给Y波导,补偿由于冲击产生的相移,形成光纤陀螺相位闭环;若差值>0,则用/>作为光纤陀螺的反馈相移,传输给DA转换器,经DA转换器处理后反馈给Y波导,补偿由于冲击产生的相移,形成光纤陀螺相位闭环。
光纤陀螺的系统图如附图2所示,ASE光源产生的宽谱激光,通过保偏耦合器,经过Y波导后,分成两束方向相反的相干光进入敏感光纤环,根据Sagnac原理,敏感光纤环敏感到外界输入角速率,携带有该角速率信号的相干光返回Y波导进行合束,光信号传入保偏耦合器,再传入探测器,由探测器将携带有外界输入角速率的光信号进行光电转换,转换为电信号;AD转换器将该电信号进行模数转换,转换成数字信号,进入数字处理单元进行信号处理,解算出角速率信号,该角速率信号一方面直接由数据输出模块输出,一方面由DA转换器转换为数字信号,反馈给Y波导,形成光纤陀螺数字闭环。
上述方法中对于某一型号的光纤陀螺,、/>及/>的值为固定值,可以在光纤陀螺运行前将/>的值计算出来存储至数字处理单元内,然后将实时监测AD解调值,并将AD解调值输送至数字处理单元做差值,若差值大于零,则数字处理单元将/>的值传输给DA转换器,经DA转换器处理后反馈给Y波导,若差值≤0,则用AD解调值作为光纤陀螺的反馈相移,传输给DA转换器,经DA转换器处理后反馈给Y波导。
光纤陀螺的输出即反馈相位差是通过测量干涉光信号的光强获得的,而干涉光信号的光强/>为/>的周期函数,但二者之间并非单值对应关系。当光纤陀螺受到一个较大冲击时,光纤陀螺瞬时感受到一个较大的加速度,光纤陀螺的干涉位置有可能就为(n=1,2,3……),而光强/>不变。其原因在于角速度的值在短时间内迅速上升,导致反馈相位差/>跟不上角速度的变化量,当两者的差值大于π时,根据光纤陀螺解调环节可知,当/>大于π后,/>由正变负,反馈相位差/>与角速度的差值越大,光纤陀螺输出数值反而变小,导致反馈相位差/>与角速度的差值越变越大。随着角速度的增大,反馈相位差/>不仅没有继续随之增大,反而向相反的方向减小。因此,当角速度由较大值逐渐下降回初始值时,反馈相位差/>并没有稳定在初始角速度对应的相位差位置,而是在距离初始相位相差2π相位的条纹处。光纤惯导设备此时就会收到光纤陀螺的错误输出,引起错误制导。
在冲击过程中由sagnac效应可知,光纤陀螺受到的冲击曲线即光纤陀螺输入转速信号Ω如附图2所示,理论上对于起始相位为/>在t时间内以固定的较大加速度/>上升至/>,然后以/>时间逐渐下降至原相位/>的信号,具体光纤陀螺理论响应冲击的曲线示意图如附图4所示。但是实际光纤陀螺响应冲击时,由于起始转速的迅速增加,起始相位/>的值在短时间内迅速上升,导致闭环系统的反馈量跟不上输入转速的变化量,当输入转速由最大值逐渐下降回到起始转速值/>时,光纤陀螺输出相位值没有稳定在起始相位/>处,反而继续减小,最终稳定在与/>相差/>的条纹处,与起始值刚好差了/>,由此,光纤陀螺就会收到一个错误的输出信号,导致错误制导,为影响光纤陀螺惯导的精度,具体光纤陀螺实际响应冲击曲线示意图如附图5所示。
而通过上述步骤S1-S4的方法,先计算出光纤陀螺单条纹最大测量范围对应的光纤陀螺转速,并计算出此时的AD解调值/>,然后将此时的AD解调值与/>作差,若差值≤0,说明冲击引起的转速小于单条纹最大测量范围对应的光纤陀螺转速/>,不属于本专利所说的大角冲击,则用AD解调值作为光纤陀螺的反馈相移,传输给DA转换器,经DA转换器处理后反馈给Y波导,补偿由于冲击产生的相移,形成光纤陀螺相位闭环,若差值>0,则说明冲击引起的转速大于单条纹最大测量范围对应的光纤陀螺转速/>,属于本专利所说的大角冲击,用/>的值作为光纤陀螺的反馈相移,传输给DA转换器,经DA转换器处理后反馈给Y波导,补偿由于冲击产生的相移,形成光纤陀螺相位闭环。
进一步,光纤陀螺的数据输出独立于相移闭环,使用光纤陀螺的AD解调值经解调积分处理后作为光纤陀螺的数据输出。当光纤陀螺受到大角冲击时,现有流行的光纤陀螺解决方案是:光纤陀螺反馈相位清零,重新开始闭环反馈,这时光纤陀螺的输出不能准确反映光纤陀螺受到的角速度,造成较大的误差,进而造成系统导航精度损失。而依据本专利的方法,光纤陀螺输出和光纤陀螺闭环反馈量分开处理,用AD解调值和ADπ的差值进行光纤陀螺数字闭环,同时AD解调值作为正常的光纤陀螺输出,既保证了光纤陀螺闭环,又保证光纤陀螺精度不损失。
优化的,S4中每间隔0.4ms计算一次光纤陀螺的AD解调值与的差值,当光纤陀螺受到大角冲击时,可以及时补偿由于冲击产生的相移,形成光纤陀螺相位闭环,从而保证光纤陀螺在大冲击的情况下稳定闭环,继而保证光纤陀螺惯导的精度。
综上所述,本发明提出的一种解决光纤陀螺大角冲击的方法,通过计算光纤陀螺单条纹最大测量范围对应的光纤陀螺转速,并计算出此时的AD解调值/>,然后将此时的AD解调值与/>作差,通过差值判断光纤陀螺是否受到大冲击,然后采用AD解调值或/>作为相移,补偿由于冲击产生的相移,能够保证光纤陀螺在大冲击的情况下稳定闭环,从而保证光纤陀螺惯导的精度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明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 (3)
1.一种解决光纤陀螺大角冲击的方法,其特征在于:包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种解决光纤陀螺大角冲击的方法,其特征在于:光纤陀螺的数据输出独立于相移闭环,使用光纤陀螺的AD解调值经解调积分处理后作为光纤陀螺的数据输出。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310048826.4A CN115855015B (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 一种解决光纤陀螺大角冲击的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310048826.4A CN115855015B (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 一种解决光纤陀螺大角冲击的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115855015A true CN115855015A (zh) | 2023-03-28 |
CN115855015B CN115855015B (zh) | 2023-05-02 |
Family
ID=85657398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310048826.4A Active CN115855015B (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 一种解决光纤陀螺大角冲击的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115855015B (zh) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5961571A (en) * | 1994-12-27 | 1999-10-05 | Siemens Corporated Research, Inc | Method and apparatus for automatically tracking the location of vehicles |
CN102322856A (zh) * | 2011-06-01 | 2012-01-18 | 浙江大学 | 基于调制深度控制的闭环光纤陀螺快速启动方法 |
CN106643791A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-05-10 | 浙江大学 | 一种光纤陀螺反馈回路性能测试方法及装置 |
CN108534799A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-09-14 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | 一种利用mems修正三轴光纤陀螺跨条纹输出的方法及装置 |
CN109470232A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-03-15 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种光纤陀螺仪抗角冲击过载方法 |
CN109974683A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-05 | 北京航空航天大学 | 基于双环结构的抗冲击干涉式光纤陀螺仪及其检测方法 |
CN110954082A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-04-03 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种光纤陀螺仪闭环控制中冲击滤波门限值的设定方法 |
CN113790716A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-14 | 北京航空航天大学 | 一种光纤陀螺本征频率在线自动跟踪的方法 |
CN115560743A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-01-03 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 光纤陀螺的误差分析及消除方法及装置 |
CN115628733A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-01-20 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 消除y波导相位电压误差的方法、应力补偿器及光纤陀螺 |
-
2023
- 2023-02-01 CN CN202310048826.4A patent/CN115855015B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5961571A (en) * | 1994-12-27 | 1999-10-05 | Siemens Corporated Research, Inc | Method and apparatus for automatically tracking the location of vehicles |
CN102322856A (zh) * | 2011-06-01 | 2012-01-18 | 浙江大学 | 基于调制深度控制的闭环光纤陀螺快速启动方法 |
CN106643791A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-05-10 | 浙江大学 | 一种光纤陀螺反馈回路性能测试方法及装置 |
CN108534799A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-09-14 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | 一种利用mems修正三轴光纤陀螺跨条纹输出的方法及装置 |
CN110954082A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-04-03 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种光纤陀螺仪闭环控制中冲击滤波门限值的设定方法 |
CN109470232A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-03-15 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种光纤陀螺仪抗角冲击过载方法 |
CN109974683A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-05 | 北京航空航天大学 | 基于双环结构的抗冲击干涉式光纤陀螺仪及其检测方法 |
CN113790716A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-14 | 北京航空航天大学 | 一种光纤陀螺本征频率在线自动跟踪的方法 |
CN115560743A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-01-03 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 光纤陀螺的误差分析及消除方法及装置 |
CN115628733A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-01-20 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 消除y波导相位电压误差的方法、应力补偿器及光纤陀螺 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
代琪;宋凝芳;王夏霄;潘雄;熊瑞;: "光纤陀螺本征频率高精度在线自动跟踪技术研究", 激光杂志 * |
戈红丽;: "数字闭环光纤陀螺冲击前后角速率积分误差分析", 电子技术 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115855015B (zh) | 2023-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108168537B (zh) | 基于正交解调的谐振式光学陀螺的检测系统和方法 | |
JP6236912B2 (ja) | 光受信器及びその光軸調芯方法 | |
CN109974683B (zh) | 基于双环结构的抗冲击干涉式光纤陀螺仪及其检测方法 | |
JP5026882B2 (ja) | 高解像度iocドライブおよび光ファイバジャイロスコープを駆動する方法 | |
CA2472946A1 (en) | Relative intensity noise controller for fiber light sources | |
CN104075704A (zh) | 一种具有双干涉仪系统的数字闭环光纤陀螺仪 | |
CN115574801A (zh) | 一种基于波分频分复用的降低噪声的方法及光纤陀螺 | |
CN109931922B (zh) | 一种光纤陀螺启动快速自检测方法 | |
JP2000513812A (ja) | 3軸光ファイバ・ジャイロスコープ | |
CN102519445A (zh) | 基于数字相位斜波移频技术的谐振式光学陀螺 | |
EP2154477A2 (en) | Segmented optics circuit drive for closed loop fiber optic sensors | |
CN111220142A (zh) | 一种新型超高精度光纤陀螺仪的信号处理方法及装置 | |
CN114353790B (zh) | 原子干涉惯性导航信息探测系统及探测方法 | |
CN115839711A (zh) | 一种光纤陀螺仪 | |
CN117268364A (zh) | 一种基于铌酸锂晶体的光纤陀螺集成化光路结构 | |
CN115752420A (zh) | 基于lnoi平台的集成光纤陀螺仪 | |
CN107328404B (zh) | 有效光纤长度N倍增的超大Sagnac干涉型光纤陀螺 | |
CN115855015A (zh) | 一种解决光纤陀螺大角冲击的方法 | |
US11378401B2 (en) | Polarization-maintaining fully-reciprocal bi-directional optical carrier microwave resonance system and angular velocity measurement method thereof | |
CN106507910B (zh) | 基于fpga的全数字处理闭环光纤陀螺 | |
CN102003959B (zh) | 一种环形光学微腔式光纤陀螺 | |
CN109974684B (zh) | 一种超高精度干涉式光纤陀螺仪的信号处理方法及装置 | |
CN101709972B (zh) | 一种基于半导体光放大器的高灵敏度光纤陀螺仪 | |
CN113310480B (zh) | 一种基于氮化硅波导谐振腔的光学陀螺系统 | |
Yang | Design of fiber optic gyro inertial measurement system with high vibration resistance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |