一种干涉型数字闭环光纤陀螺超光学测量量程的启动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种解决干涉型数字闭环光纤陀螺仪在超光学测量量程下启动的方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，干涉型数字闭环光纤陀螺仪发展迅速，随着其精度的不断提高，测量量程 的要求也不断增加，而干涉型数字闭环光纤陀螺仪的光纤环一旦固定其光学测量量程就不 能再增加，目前干涉型数字闭环光纤陀螺仪通过采用跨干涉条纹工作的方法实现增加光纤 陀螺仪的测量量程。当前所采用的跨干涉条纹工作的干涉型数字闭环光纤陀螺仪仅能在其 光学测量量程内上电启动，并且在输入转速超过其光学测量量程时，光纤陀螺仪上电启动 时，将输出错误的角速率。为了增强干涉型数字闭环光纤陀螺仪应用的可靠性，扩大了光纤 陀螺仪的应用范围，光纤陀螺仪在光学测量量程下的启动问题急待解决。
【发明内容】
[0003] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种干涉型数字闭环光纤 陀螺仪超光学测量量程下启动的方法，本发明增强了干涉型数字闭环光纤陀螺仪应用的可 靠性，扩大了干涉型数字闭环光纤陀螺仪的应用范围。
[0004] 本发明的技术解决方案是：
[0005] -种干涉型数字闭环光纤陀螺超光学测量量程的启动方法，包括以下步骤：
[0006] (1)信号处理器解调出数字量〇_，片将一?ψ?作为调制信号经过D/A转换器和运 算放大器调整后加到Υ波导上，同时信号处理器中解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪所 在干涉条纹的峰值数字量Dio;
[0007] (2)将一叠加 2π相位对应的数字量作为调制信号，经过D/A转换器和运算放大 器调整后加到Υ波导上，同时信号处理器中解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪所在干涉 条纹的下一级干涉条纹的峰值数字量DI1;
[0008] (3)将一?φ0减去2π相位对应的数字量作为调制信号，经过D/A转换器和运算放大 器调整后加到Υ波导上，同时信号处理器中解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪所在干涉 条纹的上一级干涉条纹的峰值数字量Did;
[0009] (4)分别比较DI〇与DI^DI-i的大小，若DI〇大于DlHSDIo小于DI-^则光纤陀螺仪工 作在正向非零级条纹，进入步骤(5);若DI〇小于DlHSDIo大于Dl-i，则干涉型数字闭环光纤陀 螺仪工作在负向非零级条纹，进入步骤(6);若DI〇大于Dh并且DI〇大于DU，则光纤陀螺仪工 作在零级条纹，即干涉型数字闭环光纤陀螺仪在其光学量程内进行启动，干涉型数字闭环 光纤陀螺仪信号处理器解调出的数字量￡>φ0:，即可作为干涉型数字闭环光纤陀螺仪的输 出，干涉型数字闭环光纤陀螺仪测得的速率值βφ〇/夂，其中Κ表示标度因数，进入步骤(7);
[0010] (5)将一 Z)cp0减去牡相位对应的数字量作为调制信号，经过D/A转换器和运算放大 器调整后加到Y波导上，信号处理器解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪所在干涉条纹的 正向两级干涉条纹的峰值数字量DI-2;若DI-i大于DI-2并且DIh大于DIo,则干涉型数字闭环 光纤陀螺仪工作在+1级条纹，否则将0φ〇减去（2N+1)JT相位对应的数字量作为调制信号 依次类推，直到判断出出干涉型数字闭环光纤陀螺仪工作在正向的第N级条纹，则信号处理 器解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪输出的峰值数字量βφ2Νπ + Dcp0,干涉型数字闭 环光纤陀螺仪测得的速率值(￡>φ2ΝΤι + Ap〇)/K ，其中，Αρ.2Νττ表不2Νπ相位对应的峰值 数字量，Ν为整数，表示条纹级数，进入步骤(7);
[0011] (6)将一D(p0叠加4π相位对应的数字量作为调制信号，经过D/A转换器和运算放大 器调整后加到Υ波导上，信号处理器中解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪所在干涉条纹 的负向两级干涉条纹的峰值数字量DI2;若满足Dh大于DI2并且Dh大于DIo,则干涉型数字 闭环光纤陀螺仪工作在-1级条纹，否则将_?φ〇叠加（1N+1 >相位对应的数字量作为调制 信号依次类推，直到判断出出干涉型数字闭环光纤陀螺仪工作在负向的第N级条纹，则信号 处理器解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪输出的峰值数字量一β ψ2Νπ + ，干涉型 数字闭环光纤陀螺仪测得的速率值?-βφ2Νπ +
[0012] (7)结束。
[0013] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0014] 本发明通过条纹级数的判别，然后解调输出正确的角速率，本发明解决了光纤陀 螺仪超光学测量量程启动下输出角速率错误的问题，同时本发明能够使干涉型数字闭环光 纤陀螺仪在超光学测量量程下启动后工作正常，增强了干涉型数字闭环光纤陀螺仪应用的 可靠性，扩大了干涉型数字闭环光纤陀螺仪的应用范围。
【附图说明】
[0015] 图1本发明宽谱光的Sagnac干涉曲线；
[0016]图2本发明在转速下启动的光纤陀螺仪的Sagnac干涉曲线；
[0017] 图3本发明数字闭环光纤陀螺仪框图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明的具体工作原理做解释。
[0019] 干涉型数字闭环光纤陀螺仪是一个基于萨格纳克效应的环形干涉仪，通常干涉型 数字闭环光纤陀螺仪在其干涉信号的"〇"级条纹内启动，即工作在其光学测量量程内，当其 在超光学测量量程下启动时，光纤陀螺仪的解调算法无法区分目前工作在哪一级条纹，从 而导致光纤陀螺仪输出错误的角速率值。本技术发明针对光纤陀螺仪在超光学测量量程下 的启动，设计了一种光纤陀螺仪超光学测量量程下启动的方法，避免了该问题的发生。本发 明首先对干涉型数字闭环光纤陀螺仪所在的工作级干涉条纹进行判定，然后将跨越的条纹 级数对应的相位转化为数字量，参与到干涉型数字闭环光纤陀螺仪闭环调制解调系统中， 从而可以得到正确的干涉型数字闭环光纤陀螺仪输出角速率值。
[0020] 如图1所示，宽谱光的Sagnac干涉曲线示意图，从图1中可以看出每个条纹内的干 涉光强的峰值随着条纹级数的增加而减小，从而可以通过检测干涉光强的峰值判断出干涉 型数字闭环光纤陀螺仪所在的条纹级数。然后根据当前的工作条纹级数，对干涉型数字闭 环光纤陀螺仪输出转速进行修正得出当前正确的角速率值。
[0021] 本发明具体包括以下步骤：
[0022] 如图3所示，干涉光信号经过探测器转换为电压信号，再经过前置运算放大器放大 以及A/D转换器将其转化为数字信号送入信号处理器;另外，光源、耦合器、光纤环以及光源 驱动及温控电路属于数字闭环光纤陀螺仪公知的组成部分。
[0023] (1)信号处理器解调出数字量D(p(r并将一?作为调制信号经过D/A转换器和运 算放大器调整后加到Υ波导上，同时信号处理器中解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪所 在干涉条纹的峰值数字量Dio;
[0024] (2)将一βφ:0叠加2π相位对应的数字量作为调制信号，经过D/A转换器和运算放大 器调整后加到Υ波导上，同时信号处理器中解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪所在干涉 条纹的下一级干涉条纹的峰值数字量DI1;
[0025] (3)将一?φ〇减去2π相位对应的数字量作为调制信号，经过D/A转换器和运算放大 器调整后加到Υ波导上，同时信号处理器中解调得到干涉型数字闭环光纤陀螺仪所在干涉 条纹的上一级干涉条纹的峰值数字量Did;
[0026] (4)分别比较Dio与DIi、DI-!的大小，若Dio大于DlHSDIo小于DI-!，则光纤陀螺仪工 作在正向非零级条纹，进入步骤(5);若Dio小于DlHSDIo大于Dl-i，则干涉型数字闭环光纤陀 螺仪工作在负向非零级条纹，进入步骤(6);若Dio大于Dh并且Dio大于Did，则光纤陀螺仪工 作在零级条纹，即干涉型数字闭环光纤陀螺仪在其光学量程内进行启动，干涉型数字闭环 光纤陀螺仪信号处理器解调出的数字量'βφο,即可作为干涉型数字闭环光纤陀螺仪的输 出，干涉型数字闭环光纤陀螺仪测得的速率???.βφ〇/&，其中Κ表示标度因数，进入步骤(7);
[0027] (5)将_￡>φ