CN116046022B

CN116046022B - 光纤陀螺的仿真测试方法及系统

Info

Publication number: CN116046022B
Application number: CN202310329045.2A
Authority: CN
Inventors: 马林; 郑志胜; 陈馨; 刘伯晗; 金利民
Original assignee: 707th Research Institute of CSIC
Current assignee: 707th Research Institute of CSIC
Priority date: 2023-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2043-03-30
Also published as: CN116046022A

Abstract

本发明涉及光纤陀螺领域，公开了一种光纤陀螺的仿真测试方法及系统，用于提升对光纤陀螺的测试以及调制解调线路的检测效率。方法包括：通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号；对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果；基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果；对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号。

Description

光纤陀螺的仿真测试方法及系统

技术领域

本发明涉及光纤陀螺领域，尤其涉及一种光纤陀螺的仿真测试方法及系统。

背景技术

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的光纤角速率传感器，全保偏干涉式闭环型光纤陀螺发展最为成熟，已广泛应用于航空、航海、航天等领域，它的发展对一个国家的工业、国防、科技等具有十分重要的战略意义。

光纤陀螺的性能及功能都是通过调制解调线路体现的，线路自身的噪声、电磁信号串扰、温度特性等性能及第二回路功能无法完成自评测，需要借助光学模块进行检测，这样无法完全分离光学噪声与线路噪声，限制了线路技术进一步提升。另外，陀螺闭环工作的频带宽度、瞬态响应速度等参数测试需要较复杂的光学器件连接到陀螺光路中，测试难度较大，给陀螺闭环模型优化提升带来了较大障碍。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光纤陀螺的仿真测试方法及系统，解决了对光纤陀螺的测试以及调制解调线路的检测效率较低的技术问题。

本发明提供了一种光纤陀螺的仿真测试方法，包括：通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号；对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果；基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果；对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号。

在本发明中，所述对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号步骤，包括：通过预置的低通滤波器，对所述调制反馈信号进行噪声和干扰信号去除，得到初始滤波信号；通过所述低通滤波器中的放大器，对所述初始滤波信号进行信号放大处理，得到目标滤波信号；通过预置的模数转换器，对所述目标滤波信号进行数值转换，输出目标数字信号。

在本发明中，所述对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果步骤，包括：基于预置的解调算法，对所述目标数字信号进行解调处理，得到目标解调信号；对所述目标解调信号进行调制信号解算，得到调制相位解算结果，并对所述目标解调信号进行阶梯高度解算，得到阶梯高度解算结果；对所述调制相位解算结果和所述阶梯高度解算结果进行数据合并，生成第一运算结果。

在本发明中，所述基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果步骤，包括：基于预置的通讯接口获取目标参数信息，其中，所述目标参数信息包括：电压、调制相位、转速、噪声以及光纤长度；根据所述第一运算结果中的阶梯高度解算结果和所述转速，计算转速差值；对所述转速差值和所述第一运算结果中的调制相位解算结果进行合成，得到目标合成信号；对所述目标合成信号进行噪声叠加，得到噪声叠加信号，并对所述噪声叠加信号进行数据计算，生成第二运算结果。

在本发明中，所述对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号步骤，包括：对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号；对所述目标模拟信号进行滤波放大和信号增强，生成目标输出信号。

本发明还提供了一种光纤陀螺的仿真测试系统，包括：

采集模块，用于通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；

转换模块，用于对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号；

解调模块，用于对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果；

计算模块，用于基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果；

输出模块，用于对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号。

本发明中，通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号；对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果；基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果；对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号，本发明通过线路设计结合嵌入式软件控制实现对光纤陀螺中光路干涉功能模拟，经软件参数调整设置可以实现调制电压、光纤环长度、噪声改变，用于模拟各种光纤长度敏感环圈，本发明可以与调制解调线路进行连接，形成陀螺模拟平台，用于陀螺功能、性能的评估和测试，无需光路就可完成对调制解调线路检测，进而实现了光纤陀螺的测试以及调制解调线路的检测，同时进一步提高对光纤陀螺的测试以及调制解调线路的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中光纤陀螺的仿真测试方法的流程图。

图2为本发明实施例中对调制反馈信号进行滤波放大处理的流程图。

图3为本发明实施例中光纤陀螺光路半实物仿真装置的示意图。

图4为本发明实施例中光路半实物与调制解调线路连接的示意图。

图5为本发明实施例中对目标数字信号进行解调及运算处理的流程图。

图6为本发明实施例中对目标参数信息和第一运算结果进行数据计算的流程图。

图7为本发明实施例中调制解调线路两态调制输出的调制信号曲线的示意图。

图8为本发明实施例中两态调制方式时信号输出的示意图。

图9为本发明实施例中光纤陀螺的仿真测试系统的示意图。

附图标记：

501、采集模块；502、转换模块；503、解调模块；504、计算模块；505、输出模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，图1是本发明实施例的光纤陀螺的仿真测试方法的流程图，如图1所示，该流程图包括以下步骤：

S101、通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；

S102、对调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号；

具体的，使用滤波器将调制反馈信号进行滤波处理，以去除掉其中的噪声和干扰信号，需要说明的是，常用的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器。在滤波器的输出端接入放大器，可以将滤波后的信号进行放大处理，以增强信号的强度和质量。放大器的类型和参数需要根据具体的应用场景进行选择和设置。对目标滤波信号进行信号转换可以使用模数转换器，将模拟信号转换为数字信号。模数转换器是一种电子设备，可以将模拟信号的幅度值转换为数字数值，即将模拟信号与固定的时间间隔进行采样，然后将每个采样值用二进制数字表示。模数转换器的输出信号就是目标数字信号，可以被数字系统所处理和分析。在进行模数转换之前，需要对目标信号进行预处理，包括滤波、放大、去噪等步骤，以确保转换后的数字信号质量。同时，还需要选择合适的模数转换器类型和参数，以满足不同应用场景的需求。

S103、对目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果；

需要说明的是，对目标数字信号进行解调及运算处理，可以使用数字信号处理器（DSP）进行处理。DSP是一种专门用于数字信号处理的芯片，可以对数字信号进行解调、滤波、变换、运算等操作，以得到需要的结果。在解调方面，若目标数字信号是经过模拟调制后得到的数字信号，则可通过解调算法将其还原为原始模拟信号。解调算法包括相干解调、非相干解调、同步解调等多种方法，根据不同应用场景选择合适的算法。在运算方面，可根据需求进行加减乘除、滤波、傅里叶变换、小波变换等数学运算，以得到第一运算结果。运算过程中需要注意运算精度和速度，以保证结果的正确性和实时性。

S104、基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对目标参数信息和第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果；

具体的，基于预置的通讯接口获取目标参数信息，可以使用相应的通讯协议和接口进行数据传输和交换。通讯协议包括多种类型，如MODBUS、Profibus、CAN等，需要根据具体应用场景选择合适的协议和接口进行通讯。获取目标参数信息后，可以将其与第一运算结果进行数据计算，以得到第二运算结果。具体计算方法根据应用场景和需求而定，可能需要进行加减乘除、滤波、傅里叶变换、小波变换等数学运算。计算过程中需要注意数据的精度和单位，以保证计算结果的正确性。最后，输出第二运算结果，并根据需求进行数据存储或传输等后续处理。

S105、对第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号。

具体的，对第二运算结果进行信号转换，可以使用数字模拟转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号。DAC是一种电子设备，可以将数字信号转换为对应的模拟信号。转换后的模拟信号就是目标模拟信号，可以被进一步处理和分析。在生成目标模拟信号之后，需要对其进行滤波和放大处理，以生成目标输出信号。可以使用滤波器和放大器对目标模拟信号进行处理，以去除其中的噪声和干扰信号，同时增强信号的强度和质量。滤波器和放大器的类型和参数需要根据具体应用场景进行选择和设置。最后，输出目标输出信号，并根据需求进行数据存储或传输等后续处理。

本发明实施例中，通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；对调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号；对目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果；基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对目标参数信息和第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果；对第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号，本发明通过线路设计结合嵌入式软件控制实现对光纤陀螺中光路干涉功能模拟，经软件参数调整设置可以实现调制电压、光纤环长度、噪声改变，用于模拟各种光纤长度敏感环圈，本发明可以与调制解调线路进行连接，形成陀螺模拟平台，用于陀螺功能、性能的评估和测试，无需光路就可完成对调制解调线路检测，进而实现了光纤陀螺的测试以及调制解调线路的检测，同时进一步提高对光纤陀螺的测试以及调制解调线路的检测效率。

在一具体实施例中，如图2所示，执行步骤S102的过程可以具体包括如下步骤：

S201、通过预置的低通滤波器，对调制反馈信号进行噪声和干扰信号去除，得到初始滤波信号；

S202、通过低通滤波器中的放大器，对初始滤波信号进行信号放大处理，得到目标滤波信号；

S203、通过预置的模数转换器，对目标滤波信号进行数值转换，输出目标数字信号。

具体的，如图3所示，图3为装置的组成框图，该装置由两个部分组成，线路部分包括信号输入、模数转换、数据处理、通讯接口、数模转换及信号输出；控制部分由主机（计算机或同类功能设备）组成。信号输入将需要采集的信号进行滤波放大处理输出到模数转换模块进行采集，模拟信号转换为数字信号给到数据处理模块，将需要的信息进行解调及运算处理，同时将通讯接口收到的设定参数信息与解调及运算结果进行计算，计算出的结果送入数模转换，转变为模拟信号，经信号输出模块进行放大输出。如图4所示，图4为装置与被测调制解调线路的连接关系图，调制解调线路输出的调制反馈信号连接到装置的输入端，调制解调线路的输入端连接到装置的输出端。

在一具体实施例中，如图5所示，执行步骤S103的过程可以具体包括如下步骤：

S301、基于预置的解调算法，对目标数字信号进行解调处理，得到目标解调信号；

S302、对目标解调信号进行调制信号解算，得到调制相位解算结果，并对目标解调信号进行阶梯高度解算，得到阶梯高度解算结果；

S303、对调制相位解算结果和阶梯高度解算结果进行数据合并，生成第一运算结果。

其中，基于预置的解调算法，对目标数字信号进行解调处理，得到目标解调信号。具体的，利用数字信号处理技术对目标数字信号进行解调，将数字信号中的信息从载波中分离出来，得到目标解调信号。对目标解调信号进行调制信号解算，可以得到调制相位解算结果，并对目标解调信号进行阶梯高度解算，得到阶梯高度解算结果。具体的，可以将解调信号转化为相位信息和高度信息，利用解算算法对相位信息和高度信息进行处理和计算，得到调制相位解算结果和阶梯高度解算结果，对调制相位解算结果和阶梯高度解算结果进行数据合并，生成第一运算结果。具体的，可以将调制相位解算结果和阶梯高度解算结果进行整合处理，得到相应的第一运算结果。

在一具体实施例中，如图6所示，执行步骤S104的过程可以具体包括如下步骤：

S401、基于预置的通讯接口获取目标参数信息，其中，目标参数信息包括：电压、调制相位、转速、噪声以及光纤长度；

S402、根据第一运算结果中的阶梯高度解算结果和转速，计算转速差值；

S403、对转速差值和第一运算结果中的调制相位解算结果进行合成，得到目标合成信号；

S404、对目标合成信号进行噪声叠加，得到噪声叠加信号，并对噪声叠加信号进行数据计算，生成第二运算结果。

具体的，信号采集将调制解调线路输出的调制反馈信号进行数字化转换，调制反馈信号包含两个方面的信息，一是调制线路板的调制相位

，二是反馈相位信息/>

（即转速信息），解算出的调制解调线路反馈相位转速信息与设定的转速相位做差，差值与解算出的调制相位进行合成，如果有设定的噪声信号则一起叠加，为了便于说明，在本发明实施例中设定噪声相位信号为0。

调制相位信号可由下式进行表示：

式中

表示调制相位函数；/>

表示调制解调线路板调制相位幅度；N表示自然数0，1，2...；/>

表示光信号渡跃时间，其由光纤环圈长度决定，本征频率参数/>

。此处/>

与设置参数2π电压对应的目标调制相位/>

有可能存在偏差，调制解调线路板调制相位幅度的计算方法如下式所示：

式中

表示第N个周期调制电压电平，/>

表示第N+1个周期调制电压电平，

表示设定参数2π电压，abs为数学函数，表示返回数字的绝对值。图7为调制解调线路两态调制输出的调制信号曲线示意图，调制解调线路的复位电压即/>

的计算处理方法如下式所示：

或/>

式中

表示复位发生时前后的调制电压值，n=1，2，3，4。复位信号发生可以通过电平变化进行判定。

合成后的相位信号为：

式中

表示设定转速相位；/>

表示调制解调线路反馈相位；/>

表示噪声相位信号，此处设定为0，/>

表示合成后的相位信号，其余变量同上式说明。

信号合成包括复位信息，复位发生时将解调处理得到的复位信息

转变为实际相位值/>

，其中，/>

表示实际相位值，进一步的，将合成的相位信号输入数据计算模块进行处理，未发生复位时计算的方法如下式：

式中A为增益；

为t时刻的调制电压电平。

发生复位时计算方法如下式：

因调制信号在数学上属于阶跃信号，进行计算时会出现阶跃跳变，这在物理实现上有较大难度，为与实际工作状态一致，在此处需要引入数字低通滤波，将阶跃信号高频率含量降低，低通滤波上限频率低于光路本征频率的100倍为宜，滤波后的信号经过信号生成模块的数模转换为模拟信号输出。两态调制方式时信号输出如图8所示。该装置按照图4的连接方式连接后，可以通过调制解调板的输出信号对线路的噪声、闭环响应带宽（通过施加噪声相位信号）、第二回路等参数进行分析评价。

在一具体实施例中，执行步骤S105的过程可以具体包括如下步骤：

（1）对第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号；

（2）对目标模拟信号进行滤波放大和信号增强，生成目标输出信号。

其中，对第二运算结果进行信号转换，可以生成目标模拟信号。具体的，可以利用模数转换技术将第二运算结果转化为模拟信号，将数字信号转换为模拟信号，这样可以将数字信号与模拟信号进行转换和配合，实现更加灵活和高效的信号处理和控制，对目标模拟信号进行滤波放大和信号增强，可以生成目标输出信号，具体的，可以利用信号处理技术对目标模拟信号进行滤波、放大和增强等处理，以提高信号质量和性能。

本发明实施例还提供了一种光纤陀螺的仿真测试系统，如图9所示，该光纤陀螺的仿真测试系统具体包括：

采集模块501，用于通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；

转换模块502，用于对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号；

解调模块503，用于对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果；

计算模块504，用于基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果；

输出模块505，用于对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号。

通过上述各个组成部分的协同合作，通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号；对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果；基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果；对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号，本发明通过线路设计结合嵌入式软件控制实现对光纤陀螺中光路干涉功能模拟，经软件参数调整设置可以实现调制电压、光纤环长度、噪声改变，用于模拟各种光纤长度敏感环圈，本发明可以与调制解调线路进行连接，形成陀螺模拟平台，用于陀螺功能、性能的评估和测试，无需光路就可完成对调制解调线路检测，进而实现了光纤陀螺的测试以及调制解调线路的检测。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种光纤陀螺的仿真测试方法，其特征在于，所述光纤陀螺的仿真测试方法包括：

通过预置的调制解调线路，采集预置光路仿真装置输出的调制反馈信号；

对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号，其中，所述对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号步骤，包括：通过预置的低通滤波器，对所述调制反馈信号进行噪声和干扰信号去除，得到初始滤波信号；通过所述低通滤波器中的放大器，对所述初始滤波信号进行信号放大处理，得到目标滤波信号；通过预置的模数转换器，对所述目标滤波信号进行数值转换，输出目标数字信号；

对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果，其中，所述对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果步骤，包括：基于预置的解调算法，对所述目标数字信号进行解调处理，得到目标解调信号；对所述目标解调信号进行调制信号解算，得到调制相位解算结果，并对所述目标解调信号进行阶梯高度解算，得到阶梯高度解算结果；对所述调制相位解算结果和所述阶梯高度解算结果进行数据合并，生成第一运算结果；

基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果，其中，所述基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果步骤，包括：基于预置的通讯接口获取目标参数信息，其中，所述目标参数信息包括：电压、调制相位、转速、噪声以及光纤长度；

根据所述第一运算结果中的阶梯高度解算结果和所述转速，计算转速差值；对所述转速差值和所述第一运算结果中的调制相位解算结果进行合成，得到目标合成信号；对所述目标合成信号进行噪声叠加，得到噪声叠加信号，并对所述噪声叠加信号进行数据计算，生成第二运算结果；

对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号，其中，所述对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号步骤，包括：对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号；对所述目标模拟信号进行滤波放大和信号增强，生成目标输出信号。

2.一种光纤陀螺的仿真测试系统，其特征在于，所述光纤陀螺的仿真测试系统包括：

转换模块，用于对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号，其中，所述对所述调制反馈信号进行滤波放大处理，得到目标滤波信号，并对所述目标滤波信号进行信号转换，得到目标数字信号步骤，包括：通过预置的低通滤波器，对所述调制反馈信号进行噪声和干扰信号去除，得到初始滤波信号；通过所述低通滤波器中的放大器，对所述初始滤波信号进行信号放大处理，得到目标滤波信号；通过预置的模数转换器，对所述目标滤波信号进行数值转换，输出目标数字信号；

解调模块，用于对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果，其中，所述对所述目标数字信号进行解调及运算处理，得到第一运算结果步骤，包括：基于预置的解调算法，对所述目标数字信号进行解调处理，得到目标解调信号；对所述目标解调信号进行调制信号解算，得到调制相位解算结果，并对所述目标解调信号进行阶梯高度解算，得到阶梯高度解算结果；对所述调制相位解算结果和所述阶梯高度解算结果进行数据合并，生成第一运算结果；

计算模块，用于基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果，其中，所述基于预置的通讯接口获取目标参数信息，并对所述目标参数信息和所述第一运算结果进行数据计算，得到第二运算结果步骤，包括：基于预置的通讯接口获取目标参数信息，其中，所述目标参数信息包括：电压、调制相位、转速、噪声以及光纤长度；根据所述第一运算结果中的阶梯高度解算结果和所述转速，计算转速差值；对所述转速差值和所述第一运算结果中的调制相位解算结果进行合成，得到目标合成信号；对所述目标合成信号进行噪声叠加，得到噪声叠加信号，并对所述噪声叠加信号进行数据计算，生成第二运算结果；

输出模块，用于对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号，其中，所述对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号，并对所述目标模拟信号进行滤波放大并生成目标输出信号步骤，包括：对所述第二运算结果进行信号转换，生成目标模拟信号；对所述目标模拟信号进行滤波放大和信号增强，生成目标输出信号。