专利名称：一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法
技术领域：
本发明涉及一种机抖激光陀螺的抖动去除的方法，特别是一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，用于激光陀螺中。
背景技术：
机抖激光陀螺在捷联式惯导系统中已经得到了广泛应用，为了减小闭锁效应的影响，通过机械抖动人为引入了一个正弦交变角速度，使得陀螺的输出不仅包含了载体的运动角速度信息，还包含了抖动角速度，所以要对陀螺输出进行解调以去除抖动的影响。目前国内外有许多关于机抖激光陀螺去除抖动的文献，一般都采用相关滤波或者自适应滤波， 也有将它们与陷波滤波器或者HR滤波器相结合的方法，这些方法虽然有效但都需要高频采样(至少IkHz)，对硬件采样电路和数据处理速度的要求较高，增加了系统成本，还会降低系统的可靠性。人们经常采用的一种简单的常规去抖方法为同时对陀螺输出和抖动输出进行采样，然后将抖动输出乘以事先测定的比例系数再从陀螺输出中减去。该方法无需高频采样， 可以在导航解算的同时进行实时去抖，但是它最大的缺点就在于陀螺测出的抖动角速度与抖动输出之间经常有相位差，并且随着环境因素的变化，抖动频率、相位差和比例系数可能发生变化，最终导致陀螺输出中还残留有较大的抖动角速度误差。
发明内容
本发明的技术解决问题针对现有技术的不足，本发明提出了一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，该方法对抖动的频率、振幅和相位的变化具有自适应能力，能够有效减小激光陀螺输出中的抖动角速度误差并具有实时性。本发明的技术解决方案一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，实现如下对陀螺信号和抖动信号进行差频采样，即陀螺和抖动信号的采样频率低于两倍的抖动信号的抖动频率，得到陀螺角增量Gav和抖动角增量Dav，分别对陀螺角增量Gav和抖动角增量Dav进行累加，得到陀螺角度Ga和抖动角度Da ；然后更新抖动频率fd，再采用最小二乘法更新相位差Δ识及比例系数kd ；最后采用数字移相滤波器根据fd和Δ0(寸抖动角度队进行数字移相，并由kd以及数字移相滤波器增益系数K对陀螺角度Ga进行去抖，差分还原成角增量输出。所述更新抖动频率fd的方法为当达到抖动频率fd的更新周期时，判断抖动角度 Da与上次更新周期内计算出的Da的平均值Datl之差若大于阈值THd，则频率计数标志置位； 若小于_THd，则频率计数标志清零，并且频率计数值加1 ；当到达更新周期时，频率计数值除以更新周期值即为fd的更新值。所述抖动频率fd的更新周期为3秒钟。所述阈值THd的大小为抖动角度Da振幅的一半。所述更新相位差Δρ及比例系数kd方法为在达到Δρ和kd的更新周期时，认为抖
4动信号为正弦波，先对陀螺角增量Gav去除均值得到Gavl，然后利用最小二乘法，分别对Gavl 的振幅Ag和相位％以及抖动角增量Dav的振幅Ad和相位灼进行拟合，再按照(1)式得到更新后的Δρ和kd，
权利要求
1.一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，其特征在于实现如下对陀螺信号和抖动信号进行差频采样，即陀螺和抖动信号的采样频率低于两倍的抖动信号的抖动频率，得到陀螺角增量Gav和抖动角增量Dav，分别对陀螺角增量Gav和抖动角增量Dav进行累加，得到陀螺角度Ga和抖动角度Da ；然后更新抖动频率fd，再采用最小二乘法更新相位差 △P及比例系数kd ；最后采用数字移相滤波器根据fd和△识对抖动角度Da进行数字移相，并由kd以及数字移相滤波器增益系数K对陀螺角度Ga进行去抖，差分还原成角增量输出。
2.根据权利要求1所述的具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，其特征在于所述更新抖动频率fd的方法为当达到抖动频率fd的更新周期时，判断抖动角度Da与上次更新周期内计算出的Da的平均值Datl之差若大于阈值THd，则频率计数标志置位；若小于_THd，则频率计数标志清零，并且频率计数值加1 ；当到达更新周期时，频率计数值除以更新周期值即为fd的更新值。
3.根据权利要求2所述的具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，其特征在于所述抖动频率fd的更新周期为3秒钟。
4.根据权利要求2所述的具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，其特征在于所述阈值THd的大小为抖动角度Da振幅的一半。
5.根据权利要求1所述的具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，其特征在于所述更新相位差Δ炉及比例系数kd方法为在达到Δ炉和kd的更新周期时，认为抖动信号为正弦波，先对陀螺角增量Gav去除均值得到Gavl，然后利用最小二乘法，分别对Gavl的振幅 Ag和相位&以及抖动角增量Dav的振幅Ad和相位約进行拟合，再按照(1)式得到更新后的 Δρ和 kd,
6.根据权利要求5所述的具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，其特征在于所述的更新Δρ和kd的周期是1分钟，计算Δρ和kd的周期为0. 025秒，当达到更新周期时，将这一周期内计算的Δρ和kd的平均值作为更新结果。
7.根据权利要求1所述的具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，其特征在于所述数字移相器采用一阶数字滤波器，传递函数为
8.根据权利要求1所述的具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，其特征在于所述对对陀螺角度Ga按照(4)式进行，去抖后得到G_t，其中K是数字移相器的增益系数，最后再对G。ut进行差分得到陀螺角增量，
全文摘要
一种具有自适应能力的机抖激光陀螺实时去抖方法，对陀螺信号和抖动信号进行低于两倍抖动频率的差频采样，得到陀螺角增量Gav和抖动角增量Dav，并分别累加得到陀螺角度Ga和抖动角度Da，然后依次进行更新抖动频率fd、更新相位差及比例系数kd以及数字移相去抖。本发明对常规去抖方法进行改进，对抖动的频率、振幅和相位的变化具有自适应能力，运算量小并具有实时性，能够更加有效减小机抖激光陀螺输出中的抖动角速度误差，有效避免因直接对陀螺角增量去抖而带来的随机游走。
文档编号G01P9/00GK102169127SQ20101061766
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者刘芳, 张仲毅, 杨国梁, 王玮 申请人:北京航空航天大学