用于干涉型光纤陀螺的陀螺速率计算的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及用于干涉型光纤陀螺（interferometric fiber optic gyro)的陀螺 速率（gyro rate)计算的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 在干涉型光纤陀螺（IF0G)的操作期间，随着时间的过去会增加相关偏移误差 (drift-related error)。为了校正该相关偏移误差，可以重新校准IF0G的比例因子（scale factor，换算系数）。
[0003] 在操作期间，可能发生使IF0G的性能劣化的事件。例如，使IF0G的光纤线圈变暗 的事件。为了补偿这种劣化，可以重新校准IF0G的比例因子。
【发明内容】
[0004] 根据本文中的实施方式，提供了一种方法，该方法包括：将光学输入以第一频率并 且随后以不同的第二频率供应给干涉型光纤陀螺（IF0G);检测IF0G对第一频率和第二频 率的光学输入的响应的差值；并且计算作为该差值和校正项（correction term)的函数的 陀螺速率。
[0005] 根据本文中的另一个实施方式，提供了一种系统，该系统包括干涉型光纤陀螺 (IF0G);光纤光源（fiber optic light source)，用于将光学输入以第一频率并且随后以 不同的第二频率供应给IF0G ;光电检测器（photodetector)，用于检测IF0G对第一频率和 第二频率的光学输入的响应；以及处理器，计算作为响应的差值和校正项的函数的陀螺速 率。
[0006] 根据本文中的另一个实施方式，提供了一种用于干涉型光纤陀螺（IF0G)的方法， 该方法包括：将已知速率应用到IF0G并且确定用于第一频率和第二频率的光学输入的 IF0G比例因子；将光学输入以第一频率提供给IF0G并且检测IF0G的第一响应；将光学输 入切换为第二频率并且检测IF0G的第二响应；并且使用第一响应与第二响应之间的差值、 已知速率以及比例因子来确定IF0G校正项。该校正项表示IF0G的第一响应和第二响应中 的时间依赖误差（time-dependent error)的总和。
[0007] 这些特征与功能可以在各种实施方式中独立地实现或者可以结合在其他实施方 式中。参考以下描述和附图可以了解实施方式的更多细节。
【附图说明】
[0008] 图1是包括干涉型光纤陀螺的系统的示图。
[0009] 图2是计算干涉型光纤陀螺中的陀螺速率的方法的示图。
[0010] 图3是在干涉型光纤陀螺的操作期间估计时间依赖误差的方法的示图。
【具体实施方式】
[0011] 参照图1，干涉型光纤陀螺系统100包括干涉型光纤陀螺（IF0G) 110。IFOG 110可 包括光纤感测线圈112、光束分离光学件（beam splitting optics) 114和親合器116。该系 统100进一步包括将光学输入提供给IF0G 110的光纤光源120。光束分离光学件114将光 学输入分成在相对方向上通过感测线圈112传播的两个光束。当返回至进入的点时，这两 个对向传播的（counter-propagating)光束离开感测线圈112并通过光束分离光学件114 重新结合，并且经历干涉。当存在围绕感测线圈112的轴线旋转时，两个离开波束的相对相 位根据旋转的角速度而偏移，并且因此，它们的干涉条纹的位置根据旋转的角速度而偏移。 2 rrf η 这被称为萨格纳克（Sagnac)相移。萨格纳克相移（Φ)可以被表示为 /u： 和D是感测线圈112的长度和直径，λ是光源在真空中的平均波长并且Ω是陀螺速率。
[0012] 该系统100进一步包括用于检测萨格纳克相移的光电检测器130。光电检测器130 具有随着光强度而变化的感应电压。光电检测器130的输出信号（例如，感应电压）通常 遵循离开感测线圈112的两个波束之间的相位转变的余弦函数（cosine)。
[0013] 光纤光源120被配置为将光学输入以第一频率并且随后以切换成的第二频率提 供给IF0G 110。例如，光纤光源120可以包括用于以第一频率提供光的第一光源；用于以 第二频率提供光的第二光源；以及用于在第一光源与第二光源之间切换光学输入的光学开 关。光电检测器130检测两个不同的相移（phase shift) (IF0G响应）。
[0014] 该系统100进一步包括用于响应于光电检测器130的输出而计算陀螺速率的处理 器140。该处理器140还可以控制光纤光源120在第一频率与第二频率之间切换光学输入。
[0015] 另外参考图2,其示出了使用系统100感测陀螺速率的方法。在块210中，光纤光 源120将光学输入以第一频率并且然后以切换成的不同的第二频率供应给IF0G 110。这产 生两个不同的萨格纳克相移。该光电检测器130检测IF0G 110的第一响应和第二响应。
[0016] 在块220中，处理器140确定IF0G对光学输入的响应的差值。可以通过测量表示 第一响应和第二响应的电压上的差值来确定该响应的差值。
[0017] 在块230中，处理器140基于该差值和校正项来计算陀螺速率。在以下等式（4) 中提供了用于计算陀螺速率的等式的实例。
[0018] 根据针对IF0G 110以第一频率和第二频率预先确定的第一比例因子和第二比例 因子预计算校正项。例如，可以在将IF0G 110投入服务之前在工厂中预计算比例因子和校 正项。
[0019] 在IF0G 110的操作期间，将随着时间的过去改变偏置以及第一比例因子和第二 比例因子。影响因素包括输入轴的变化、光纤劣化和温度变化。对于传统的IF0G来说，将 要求重新校准这些时间依赖误差。而IF0G 110不是这样的。只要第一比例因子和第二比 例因子的偏移粗略地相同，则校正项是稳定的，并且仍然可以计算作为差值和校正项的函 数的陀螺速率。即，可在没有重新校准IF0G 110的情况下重复块230中的功能。
[0020] 在IF0G 110的操作期间，可能发生使IF0G 110的性能劣化的事件。例如，使感测 线圈112变暗的事件。该事件将使第一比例因子和第二比例因子偏移相同。对于传统的 IF0G来说，该事件将导致重新校准。而IF0G110不是这样的。可在没有重新校准IF0G 110 的情况下重复块230中的功能。
[0021] 参考图3。现在将描述确定校正项（C)的方法。该系统100可用于确定其自身的 校正项（C)。
[0022] 在块310中，确定IFOG 110的第一比例因子和第二比例因子（SFJP SF2)。已知速 率可以被应用于IF0G 110,光纤光源120将光学输入以第一频率或者第二频率或者f2) 提供给IF0G 110,光电检测器130测量IF0G响应，并且处理器140使用模式来确定比例因 ?-ρ-i Γ) 子（SF^SF2)。例如，可以通过Ω求出比例因子。 AC
[0023] 在块320中，光纤光源120将光学输入以第一频率况）提供给IF0G110,并且光 电检测器130检测IF0G 110的第一响应。然后，光纤光源120将光学输入切换为第二频率 (f2)，并且光电检测器130检测IF0G 110的第二响应。因此，光电检测器130检测两个不 同的比例因子（SFJPSF2)的两个不同的萨格纳克相移。
[0024] 在块330中，处理器140使用第一响应和第二响应之间的差值、已知速率以及比例 因子来确定IF0G 110的校正项（C)。如下可以求出用于计算校正项（C)的模式。
[0025]