CN116184815A - 消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法及系统 - Google Patents

消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法及系统 Download PDF

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CN116184815A CN202310096243.9A CN202310096243A CN116184815A CN 116184815 A CN116184815 A CN 116184815A CN 202310096243 A CN202310096243 A CN 202310096243A CN 116184815 A CN116184815 A CN 116184815A
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杜石鹏
凌卫伟
张琛
段威
李欢
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Wuhan Huazhong Tianyi Star Technology Co ltd
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    • G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
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Abstract

本发明公开一种消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法及系统。所述闭环控制方法步骤包括，基于四态方波调制时序获取干涉信号；根据所述干涉信号的四个调制相位分别获取信号光功率；分析所述信号光功率是否存在有阶梯波复位；在至少一所述调制相位的阶梯波复位时根据所述信号光功率获取复位所述调制相位的第一闭环解调值及第二闭环解调值；根据所述第二闭环解调值及第二闭环解调式计算漂移系数；根据所述第一闭环解调值及第一闭环解调式计算反馈相移；根据所述反馈相移及所述调制相位调制的反馈所述干涉信号。本发明从原理上消除光纤陀螺的复位误差，有效提升了光纤陀螺的精度和标度因数性能。

Description

消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法及系统
技术领域
本发明属于光纤陀螺技术领域，具体涉及一种消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法及系统。
背景技术
干涉式数字闭环光纤陀螺是一种以Sagnac效应为理论基础的全固态角速度传感器，由于其可靠性高、设计灵活、精度高、动态范围大、成本较低等方面的优势，已经成为当今核心惯性器件中不可或缺的一份子。
图1示出干涉式数字闭环光纤陀螺的结构示意图。
干涉式数字闭环光纤陀螺包括有光源1、耦合器2、相位调制器3、光纤环4、光电转换组件5、放大滤波模块6、A/D转换模块7、数字信号处理模块8、D/A转换模块9和驱动电路10。
干涉式数字闭环光纤陀螺对转速的测量是通过测量光纤环中两束相向传播的光因转速产生的非互易性相位差(即Sagnac相移)来实现。干涉式数字闭环光纤陀螺通过闭环反馈的方式在光路中施加与Sagnac相移大小相等、方向相反的反馈相移将两束光的相位差控制在零附近。反馈相移通过对干涉信号进行信号调制和数字解调获得，调制和解调信号由数字信号处理模块产生。反馈相移通过对相位调制器施加控制电压来实现，相位调制器对光信号产生的相位调制与控制电压成正比。
一般情况下，干涉式数字闭环光纤陀螺采用本征频率方波或者四态方波的调制解调方案。
图2为本征频率方波调制的调制过程示意图。
图2示出
Figure BDA0004071787900000021
为方波调制的调制深度，一般可根据噪声抑制及灵敏度的要求在[π/2,π)区间选择，方波的频率与光纤环的本征频率一致(1/2τ)。经过方波调制，陀螺静止或者闭环稳定时敏感光路工作在/>
Figure BDA0004071787900000022
附近，光电转换组件接收到的光信号为一条直线；陀螺旋转时，偏置点发生偏移，光电转换组件接收到的光信号为与干涉信号同频的方波信号。通过对光电转换组件接收信号的解调，可以得到与偏置点偏移量相关偏差信号作为控制回路的反馈信息，产生反馈相移。闭环稳定的反馈相移与旋转引起的相移大小相等，方向相反，使总的相位差为零。反馈相移通过阶梯波的形式进行反馈，阶梯波单台阶高度与反馈相移成正比，台阶持续时间与光纤环渡越时间(τ)一致。此外，通过对阶梯波复位过程中光电转换组件接收信号的解调可以解算出2π电压(相位调制器产生2π相位对应的控制电压)误差引起的转速误差，作为“第二闭环”系统的反馈信号，对电路的2π电压进行闭环控制。
图3示出四态方波调制的调制过程示意图。图4示出四态方波调制干涉信号的示意图。
四态方波调制每个周期有四种调整状态，即φm、-φm、2π-φm和φm-2π，每个调制状态持续时间为渡越时间的一半。四态调制的转速解调原理与方波调制一致。四态的优势在于每个周期通过比较±φm调制相位和±(2π-φm)调制相位下的光电转换组件输出都可以解调出一个第二闭环系统的反馈信号，从而实现电路的2π电压的快速闭环。
图5示出阶梯波调制的原理示意图。
干涉式数字闭环光纤陀螺的反馈信号为一个高度为2π电压的阶梯波信号，阶梯波每个台阶持续时间为一个渡越时间(τ)，台阶高度对应的相位为反馈相移。使阶梯波一个阶梯高度产生的非互易相移为
Figure BDA0004071787900000031
又由于阶梯波的阶梯高度相同，而且阶梯单元宽度为τ，因此在阶梯波递增阶段，阶梯波产生的反馈相移为/>
Figure BDA0004071787900000032
调整阶梯波的高度，使得阶梯波最高阶梯产生的相位为/>
Figure BDA0004071787900000033
则在阶梯波复位阶段产生的反馈相移为/>
Figure BDA0004071787900000034
在系统光路中干涉信号光功率用公式(1)表示:
Figure BDA0004071787900000035
I0为顺时针或者逆时针单路光信号的光强，
Figure BDA0004071787900000036
为光路中的sagnac相移，/>
Figure BDA0004071787900000037
为闭环反馈相移，/>
Figure BDA0004071787900000038
为调制相位。
在理论情况下，经过2路闭环，系统将实时跟踪2π电压，复位时产生的反馈相移为
Figure BDA0004071787900000039
与非复位时的反馈相移为/>
Figure BDA00040717879000000310
均不影响干涉信号的光功率，图(6.a)为阶梯波理想复位时对应干涉信号的曲线。
实际上，由于相位调制器、D/A转换模块和驱动电路均存在非线性，不同相位下的2π电压参数并不固定，且闭环跟踪具有滞后性，导致阶梯波复位过程依然产生了复位误差，图(6.b)为阶梯波非理想复位时对应干涉信号的曲线。信号解调时产生一个与此相关的误差，这一误差给闭环系统加入了一个与复位周期相关的干扰信号，恶化了陀螺的噪声与标度因数性能。此外，由于2π电压的漂移与温度相关性较大，复位误差也常与温度相关，导致陀螺的温度特性变差。
发明内容
基于此，本发明实施例第一方面公开一种消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法。所述闭环控制方法应用在干涉式数字闭环光纤陀螺，
其特征在于，所述闭环控制方法步骤包括，
基于四态方波调制时序获取干涉信号；
根据所述干涉信号的四个调制相位分别获取信号光功率；
分析所述信号光功率是否存在有阶梯波复位；
在至少一所述调制相位的阶梯波复位时根据所述信号光功率获取复位所述调制相位的第一闭环解调值及第二闭环解调值；
根据所述第二闭环解调值及第二闭环解调式计算漂移系数；
根据所述第二闭环解调值、所述漂移系数及第二闭环解调式计算反馈相移；
根据所述反馈相移及所述调制相位调制所述干涉信号。
在所述发明实施例的公开，
获取所述干涉信号及所述信号光功率包括,
获取所述干涉信号的调制相位包括
Figure BDA0004071787900000051
根据四个所述调制相位分别获取信号光功率I1、I2、I3、I4。/>
在所述发明实施例的公开，
分析所述信号光功率是否存在有阶梯波复位包括，
分析所述信号光功率是否存在有阶梯波正向复位或阶梯波正向复位。在所述发明实施例的公开，
获取所述第一闭环解调值包括，
Figure BDA0004071787900000052
在所述发明实施例的公开，
获取所述第一闭环解调值包括，
在调制相位
Figure BDA0004071787900000053
和/或/>
Figure BDA0004071787900000054
时阶梯波正向复位，
Figure BDA0004071787900000055
在调制相位
Figure BDA0004071787900000056
和/或/>
Figure BDA0004071787900000057
时阶梯波负向复位，
Figure BDA0004071787900000058
在调制相位
Figure BDA0004071787900000061
和/或/>
Figure BDA0004071787900000062
时阶梯波正向复位，
Figure BDA0004071787900000063
在调制相位
Figure BDA0004071787900000064
和/或/>
Figure BDA0004071787900000065
时阶梯波负向复位，
Figure BDA0004071787900000066
I0为顺时针或者逆时针传播的光信号的光强，ε为漂移系数，
Figure BDA0004071787900000067
Figure BDA0004071787900000068
为光路中的sagnac相移，/>
Figure BDA0004071787900000069
为闭环控制的反馈相移/>
Figure BDA00040717879000000618
为调制相位。
在所述发明实施例的公开，
获取所述第二闭环解调值包括，
ΔI＝I1-I2-I3+I4。
在所述发明实施例的公开，
获取所述第二闭环解调值包括，
在调制相位
Figure BDA00040717879000000610
和/或/>
Figure BDA00040717879000000611
时阶梯波正向复位，
Figure BDA00040717879000000612
在调制相位
Figure BDA00040717879000000613
和/或/>
Figure BDA00040717879000000614
时阶梯波负向复位，
Figure BDA00040717879000000615
在调制相位
Figure BDA00040717879000000616
和/或/>
Figure BDA00040717879000000617
时阶梯波正向复位，
Figure BDA00040717879000000716
在调制相位
Figure BDA0004071787900000071
和/或/>
Figure BDA0004071787900000072
时阶梯波负向复位，
Figure BDA0004071787900000073
I0为顺时针或者逆时针传播的光信号的光强，ε为漂移系数，
Figure BDA0004071787900000074
为调制相位。
在所述发明实施例的公开，
计算所述漂移系数包括，
在调制相位
Figure BDA0004071787900000075
时，
Figure BDA0004071787900000076
在调制相位
Figure BDA0004071787900000077
时，
Figure BDA0004071787900000078
在调制相位
Figure BDA0004071787900000079
时，
Figure BDA00040717879000000710
在调制相位
Figure BDA00040717879000000711
时，
Figure BDA00040717879000000712
I0为顺时针或者逆时针单路光信号的光强，
Figure BDA00040717879000000713
为sagnac相移，/>
Figure BDA00040717879000000714
为反馈相移，/>
Figure BDA00040717879000000715
为调制相位。
在所述发明实施例的公开，
根据
Figure BDA0004071787900000081
获取真实相位；
Figure BDA0004071787900000082
为真实相位，/>
Figure BDA0004071787900000083
为期望相位，ε为漂移系数。
本发明实施例第二方面公开一种消除光纤陀螺复位误差的闭环控制系统。
所述闭环控制系统包括光源、耦合器、相位调制器、光纤环、光电转换组件、放大滤波模块、A/D转换模块、数字信号处理模块、D/A转换模块及驱动电路；
其特征在于，所述数字信号处理模块用于，
基于四态方波调制时序获取干涉信号，以及根据所述干涉信号的四个调制相位分别获取信号光功率，分析所述信号光功率是否存在有阶梯波复位；
在至少一所述调制相位的阶梯波复位时根据所述信号光功率获取复位所述调制相位的第一闭环解调值及第二闭环解调值；
根据所述第二闭环解调值及第二闭环解调式计算漂移系数；
根据所述第二闭环解调值、所述漂移系数及第二闭环解调式计算反馈相移；
根据所述反馈相移及所述调制相位调制所述干涉信号。
本发明实施例与现有技术相比，本发明实施例分离光纤陀螺阶梯波复位过程产生的复位误差，并通过消除复位过程中第一闭环解调中引入的复位误差，有效提升了光纤陀螺的静态精度、环境温度适应性以及标度因数非线性度。
针对上述方案，本发明通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为干涉式数字闭环光纤陀螺的结构示意图；
图2为本征频率方波调制的过程示意图；
图3为四态方波调制的过程示意图；
图4为本发明实施例基于四态方波的干涉信号的相位示意图；
图5为本发明实施例阶梯波调制的原理示意图；
图6为本发明实施例阶梯波复位干涉信号的曲线示意图；
图7为相位调制器的调制特性示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
本发明实施例第一方面公开消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法。所述闭环控制方法应用在干涉式数字闭环光纤陀螺。图1示出干涉式数字闭环光纤陀螺的结构示意图。
本发明实施例是对干涉式数字闭环光纤陀螺的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法。所述闭环控制方法是基于四态方波的调制解调方案。那么相位调制器施加干涉信号如图4所示，那么在光路中形成的干涉信号中，顺时针传播的光信号受到的调制相位如图4.a所示，逆时针传播的光信号受到的调制相位如图4.b所示，那么干涉信号中的调制相位如图4.c所示。因此，在”四态”方波调制下，干涉信号包括有4种调制相位，即
Figure BDA0004071787900000101
本发明实施例干涉式数字闭环光纤陀螺的光路中4种调制相位下光电转换组件接收到的干涉信号光功率可以用如下公式(1)表示：
Figure BDA0004071787900000102
其中I0为顺时针或者逆时针传播的光信号的光强，/>
Figure BDA0004071787900000103
为光路中的sagnac相移，/>
Figure BDA0004071787900000104
为闭环控制的反馈相移，/>
Figure BDA0004071787900000105
为调制相位。
例如，
Figure BDA0004071787900000111
调制相位下光电转换组件接收到的干涉信号光功率可以用如下公式(2)表示：
Figure BDA0004071787900000112
例如，
Figure BDA0004071787900000113
调制相位下光电转换组件接收到的干涉信号光功率可以用如下公式(3)表示：/>
Figure BDA0004071787900000114
例如，
Figure BDA0004071787900000115
调制相位下光电转换组件接收到的干涉信号光功率可以用如下公式(4)表示：
Figure BDA0004071787900000116
例如，
Figure BDA0004071787900000117
调制相位下光电转换组⑤接收到的干涉信号光功率可以用如下公式(5)表示：
Figure BDA0004071787900000118
/>
因此，取
Figure BDA0004071787900000119
对公式(2)到公式(5)可以得到公式(6)表示：
Figure BDA00040717879000001110
请参见图3。图3示出干涉式数字闭环光纤陀螺，
在闭环稳定状态，
Figure BDA00040717879000001111
ΔI＝0。此时I1＝I2，通过光电转换组件转换后的电信号有效部分为直线。
在陀螺旋转状态，偏置点发生偏移，
Figure BDA00040717879000001112
通过光电转换组件接收到的光信号为与干涉信号同频的方波信号，根据解调信号ΔI修正闭环控制的反馈相移/>
Figure BDA0004071787900000121
直至闭环稳定。修正公式(7)表示：/>
Figure BDA0004071787900000122
α为闭环反馈系数。
此外，结合图7考虑到相位调制器2π电压的漂移或者反馈通道增益的变化会导致调制相位的变化在公式(8)表示：
Figure BDA0004071787900000123
Figure BDA0004071787900000124
为调制的真实相位，/>
Figure BDA0004071787900000125
为调制的期望相位，ε为漂移系数且ε＜＜1。
那么，在非复位状态下4个调制相位的干涉信号光功率公式(9)表示:
Figure BDA0004071787900000126
那么，第一闭环解调值在公式(10)表示：
Figure BDA0004071787900000127
由于ε＜＜1，那么公式(10)可视为公式(11)表示：
Figure BDA0004071787900000128
同时，公式(10)及公式(11)可解调出与ε相关的值用于补偿调制相位的漂移，实现第二闭环，公式(12)表示：
Figure BDA0004071787900000129
由公式(11)获悉，在无第二闭环工作时，第一闭环的解调值中将一直存在一个与自身转速相关的解调误差。当第二闭环工作时，ε将收敛至0附近，并在0附近波动，对第一闭环解调值中的
Figure BDA0004071787900000131
仅有影响噪声，其长时间积分值将为0。
那么，在阶梯波复位状态下4个调制相位分成4种情况。
(1)在调制相位
Figure BDA0004071787900000132
时阶梯波正向复位
在调制相位
Figure BDA0004071787900000133
时阶梯波正向复位的干涉信号光功率公式(13)表示:
Figure BDA0004071787900000134
那么，第一闭环解调值在公式(14)表示：
Figure BDA0004071787900000135
以及，第二闭环解调值在公式(15)表示：
Figure BDA0004071787900000136
由公式(14)及公式(15)获悉，第二闭环解调值不受影响，第一闭环解调值中串进了一个与επ成正比的解调误差，由于该解调值在阶梯波复位时才存在，第二闭环仍在实时跟踪，这就导致每次复位时的ε都不相同且不连续，该误差项长时间积分将不为0，陀螺输出中将叠加一个与转速相关的误差量，导致噪声和标度因数性能恶化。
此时，有公式(16)表示：
Figure BDA0004071787900000141
在复位的渡越时间取第一闭环的解调公式(17)表示：
ΔI＝ΔJ，即可消除此时的复位误差。
(2)在调制相位
Figure BDA0004071787900000142
时阶梯波负向复位
在调制相位
Figure BDA0004071787900000143
时阶梯波正向复位的干涉信号光功率公式(18)表示:
Figure BDA0004071787900000144
那么，第一闭环解调值在公式(19)表示：
Figure BDA0004071787900000145
以及，第二闭环解调值在公式(20)表示：
Figure BDA0004071787900000146
此时，有公式(21)表示：
Figure BDA0004071787900000147
在复位的渡越时间取第一闭环的解调公式(22)表示：
ΔI＝ΔJ，即可消除此时的复位误差。
(3)在调制相位
Figure BDA0004071787900000148
时阶梯波正向复位
在调制相位
Figure BDA0004071787900000151
时阶梯波正向复位的干涉信号光功率公式(23)表示:
Figure BDA0004071787900000152
那么，第一闭环解调值在公式(24)表示：
Figure BDA0004071787900000153
以及，第二闭环解调值在公式(25)表示：
Figure BDA0004071787900000154
/>
此时，有公式(26)表示：
Figure BDA0004071787900000155
在复位的渡越时间取第一闭环的解调公式(27)表示：
ΔI＝ΔJ，即可消除此时的复位误差。
(4)在调制相位
Figure BDA0004071787900000156
时阶梯波负向复位
在调制相
Figure BDA0004071787900000157
时阶梯波正向复位的干涉信号光功率公式(28)表示:
Figure BDA0004071787900000158
那么，第一闭环解调值在公式(29)表示：
Figure BDA0004071787900000161
以及，第二闭环解调值在公式(30)表示：
Figure BDA0004071787900000162
此时，有公式(31)表示：
Figure BDA0004071787900000163
在复位的渡越时间取第一闭环的解调公式(32)表示：
ΔI＝ΔJ，即可消除此时的复位误差。
由此，在阶梯波复位过程对第一闭环解调值进行修正，即可消除复位误差的影响，修正公式(34)表示：
Figure BDA0004071787900000164
以及，在调制相位未发生有阶梯波正向复位或负向复位时，
第一闭环解调值公式(33)表示：ΔI＝I1-I2-I3+I4。
以及，第二闭环解调值公式(35)表示：ΔIsec＝-I1+I2-I3+I4。
通过上述技术方案，本发明实施例提出在不改变硬件的基础上，通过软件算法的优化，从原理上消除了干涉式数字闭环光纤陀螺的复位误差，有效提升了干涉式数字闭环光纤陀螺的精度和标度因数性能。
请参见图2。本发明实施例是基于”四态”方波的调制解调的闭环控制方法。图2示出本发明实施例闭环控制方法步骤。
S100，数字信号处理模块获取干涉信号，所述干涉信号的调制相位包括
Figure BDA0004071787900000171
S200，数字信号处理模块根据干涉信号的4个调制相位依次读取光功率采样值，即I1、I2、I3、I4，并且根据相邻调制相位的时间差更新光功率采样值。
其中，相邻调制相位的时间差为τ/2，τ为渡跨时间，即在光纤环内沿顺时针或逆时针传播一圈所用时间。那么每隔τ/2光功率采样值作出更新，可依次并且持续的更新光功率采样值。
S300，根据各光功率采样值的状态判断是否存在有阶梯波复位。
若有调制相位存在阶梯波复位则进入S410到S420，若不存在阶梯波复位S510到S520。
S410，基于公式(34)进行第一闭环解调。
(1)在调制相位
Figure BDA0004071787900000172
时阶梯波正向复位，
第一闭环修正解调式为公式(16)，
(2)在调制相位
Figure BDA0004071787900000173
时阶梯波负向复位，
第一闭环修正解调式为公式(21)。
(3)在调制相位
Figure BDA0004071787900000174
时阶梯波正向复位，第一闭环修正解调式为公式(26)。
(4)在调制相位
Figure BDA0004071787900000181
时阶梯波负向复位，第一闭环修正解调式为公式(31)。
S420，基于公式(36)进行第二闭环解调。
(1)在调制相位
Figure BDA0004071787900000182
时阶梯波正向复位，第二闭环解调式为公式(15)，
(2)在调制相位
Figure BDA0004071787900000183
时阶梯波负向复位，第二闭环解调式为公式(20)。
(3)在调制相位
Figure BDA0004071787900000184
时阶梯波正向复位，第二闭环解调式为公式(25)。
(4)在调制相位
Figure BDA0004071787900000185
时阶梯波负向复位，第二闭环解调式为公式(30)。
S510，基于公式(33)进行第一闭环解调，
第一闭环解调式为公式(11)。
S520，基于公式(35)进行第二闭环解调。
第二闭环解调式为公式(12)。
S600，根据第二闭环解调的解调值ΔIsec计算漂移系数ε，以及根据漂移系数ε实时跟踪2π电压。
在调制相位有阶梯波复位时，累加采样获取第二闭环解调式的解调值ΔIsec，通过公式(15)、公式(20)、公式(25)或公式(30)计算对应调制相位及阶梯波复位时的漂移系数ε。根据公式(8)跟踪调制的真实相位
Figure BDA0004071787900000191
实现2π电压的实时跟踪。
在调制相位没有阶梯波复位时，累加采样获取第二闭环解调式的解调值ΔIsec，通过公式(12)计算漂移系数ε。根据公式(8)跟踪调制的真实相位
Figure BDA0004071787900000192
实现2π电压的实时跟踪。
S700，根据第一闭环解调的的解调值ΔI及漂移系数ε计算反馈相移
Figure BDA0004071787900000193
在调制相位阶梯波复位时，累加第一闭环的解调值ΔI，通过公式(16)、公式(21)、公式(26)或公式(31)及漂移系数ε计算反馈相移
Figure BDA0004071787900000194
以及调整阶梯波的高度，使阶梯波最高阶梯产生的相位为/>
Figure BDA0004071787900000195
那么阶梯波复位阶段产生的反馈相移为/>
Figure BDA0004071787900000196
在调制相位没有阶梯波复位时，累加第一闭环的解调值ΔI，通过公式(12)及漂移系数ε计算反馈相移
Figure BDA0004071787900000197
/>
S800，根据反馈相移及对应调制相位下的公式(2)、公式(3)、公式(4)或公式(5)获取反馈的干涉信号的信号光功率。反馈的干涉信号光功率经驱动电路转换为施加在相位调制的控制电压，完成信号调制与闭环反馈。
以及，本发明实施例公开一种消除光纤陀螺复位误差的闭环控制系统。所述闭环控制系统包括图1示出的光源1、耦合器2、相位调制器3、光纤环4、光电转换组件5、放大滤波模块6、A/D转换模块7、数字信号处理模块8、D/A转换模块9及驱动电路10。其中数字信号处理模块8基于四态方波调制时序获取干涉信号，以及根据所述干涉信号的四个调制相位分别获取信号光功率，分析所述信号光功率是否存在有阶梯波复位；在至少一所述调制相位的阶梯波复位时根据所述信号光功率获取复位所述调制相位的第一闭环解调值及第二闭环解调值；根据所述第二闭环解调值及第二闭环解调式计算漂移系数；根据所述第一闭环解调值及第一闭环解调式计算反馈相移。相位调制器根据所述反馈相移及所述调制相位调制所述干涉信号。在经驱动电路转换为施加在相位调制器的控制电压，完成信号调制与闭环反馈。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作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范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
所述闭环控制方法应用在干涉式数字闭环光纤陀螺，
其特征在于，所述闭环控制方法步骤包括，
基于四态方波调制时序获取干涉信号；
根据所述干涉信号的四个调制相位分别获取信号光功率；
分析所述信号光功率是否存在有阶梯波复位；
在至少一所述调制相位的阶梯波复位时根据所述信号光功率获取复位所述调制相位的第一闭环解调值及第二闭环解调值；
根据所述第二闭环解调值及第二闭环解调式计算漂移系数；
根据所述第一闭环解调值及第一闭环解调式计算反馈相移；
根据所述反馈相移及所述调制相位调制所述干涉信号。
2.根据权利要求1所述的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
获取所述干涉信号及所述信号光功率包括,
获取所述干涉信号的调制相位包括
Figure FDA0004071787880000011
根据四个所述调制相位分别获取信号光功率I1、I2、I3、I4。
3.根据权利要求2所述的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
分析所述信号光功率是否存在有阶梯波复位包括，
分析所述信号光功率是否存在有阶梯波正向复位或阶梯波正向复位。
4.根据权利要求2所述的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
获取所述第一闭环解调值包括，
Figure FDA0004071787880000021
5.根据权利要求4所述的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
获取所述第一闭环解调值包括，
在调制相位
Figure FDA0004071787880000022
和/或/>
Figure FDA0004071787880000023
时阶梯波正向复位，
Figure FDA0004071787880000024
在调制相位
Figure FDA0004071787880000025
和/或/>
Figure FDA0004071787880000026
时阶梯波负向复位，
Figure FDA0004071787880000027
在调制相位
Figure FDA0004071787880000028
和/或/>
Figure FDA0004071787880000029
时阶梯波正向复位，
Figure FDA00040717878800000210
在调制相位
Figure FDA0004071787880000031
和/或/>
Figure FDA0004071787880000032
时阶梯波负向复位，
Figure FDA0004071787880000033
I0为顺时针或者逆时针传播的光信号的光强，ε为漂移系数，
Figure FDA0004071787880000034
Figure FDA0004071787880000035
为光路中的sagnac相移，/>
Figure FDA0004071787880000036
为闭环控制的反馈相移/>
Figure FDA0004071787880000037
为调制相位。
6.根据权利要求2所述的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
获取所述第二闭环解调值包括，
ΔI＝I1-I2-I3+I4。
7.根据权利要求6所述的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
获取所述第二闭环解调值包括，
在调制相位
Figure FDA0004071787880000038
和/或/>
Figure FDA0004071787880000039
时阶梯波正向复位，
Figure FDA00040717878800000310
在调制相位
Figure FDA00040717878800000311
和/或/>
Figure FDA00040717878800000312
时阶梯波负向复位，
Figure FDA00040717878800000313
在调制相位
Figure FDA00040717878800000314
和/或/>
Figure FDA00040717878800000315
时阶梯波正向复位，
Figure FDA0004071787880000041
在调制相位
Figure FDA0004071787880000042
和/或/>
Figure FDA0004071787880000043
时阶梯波负向复位，
Figure FDA0004071787880000044
I0为顺时针或者逆时针传播的光信号的光强，ε为漂移系数，
Figure FDA0004071787880000045
为调制相位。
8.根据权利要求2所述的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
计算所述漂移系数包括，
在调制相位
Figure FDA0004071787880000046
时，
Figure FDA0004071787880000047
在调制相位
Figure FDA0004071787880000048
时，
Figure FDA0004071787880000049
在调制相位
Figure FDA00040717878800000410
时，
Figure FDA00040717878800000411
在调制相位
Figure FDA00040717878800000412
时，
Figure FDA00040717878800000413
I0为顺时针或者逆时针单路光信号的光强，
Figure FDA0004071787880000051
为sagnac相移，/>
Figure FDA0004071787880000052
为反馈相移，/>
Figure FDA0004071787880000053
为调制相位。
9.根据权利要求1所述的消除光纤陀螺复位误差的闭环控制方法，其特征在于，
根据
Figure FDA0004071787880000054
获取真实相位；
Figure FDA0004071787880000055
为真实相位，/>
Figure FDA0004071787880000056
为期望相位，ε为漂移系数。
10.一种消除光纤陀螺复位误差的闭环控制系统，其特征在于，
所述闭环控制系统包括光源、耦合器、相位调制器、光纤环、光电转换组件、放大滤波模块、A/D转换模块、数字信号处理模块、D/A转换模块及驱动电路；
其特征在于，所述数字信号处理模块用于，
基于四态方波调制时序获取干涉信号，以及根据所述干涉信号的四个调制相位分别获取信号光功率，分析所述信号光功率是否存在有阶梯波复位；
在至少一所述调制相位的阶梯波复位时根据所述信号光功率获取复位所述调制相位的第一闭环解调值及第二闭环解调值；
根据所述第二闭环解调值及第二闭环解调式计算漂移系数；
根据所述第一闭环解调值及第一闭环解调式计算反馈相移；
根据所述反馈相移及所述调制相位调制所述干涉信号。
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