光纤系统和用于减小这种光纤系统中的偏移误差的方法
【专利摘要】本发明涉及一种光纤系统和用于减小这种光纤系统中的偏移误差的方法。包括光纤陀螺仪的该光纤系统的偏移误差可以下述方式减小，在存在于光纤陀螺仪上的旋转速率几乎相同时通过光纤陀螺仪的分析装置求出至少两个不同的旋转速率值和/或通过线性组合所述至少两个不同的旋转速率值。适合用于实施该方法的光纤系统除了光纤陀螺仪外还包括控制装置，该控制装置适合用于这样控制光纤陀螺仪的至少一个元件，以便在存在于光纤陀螺仪上的旋转速率几乎相同时通过光纤陀螺仪的分析装置求出至少两个不同的旋转速率值。
【专利说明】
光纤系统和用于减小这种光纤系统中的偏移误差的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种光纤系统以及一种用于减小这种光纤系统中的偏移误差的方法。
【背景技术】
[0002]用于测量角速度的、例如用于导航系统或用于分析或控制物体运动或位置的系统中的传感器可包括干涉式光纤陀螺仪(也称为光纤陀螺)代替机械式陀螺仪。干涉式光纤陀螺仪分析两个在卷绕的光纤中反向旋转的光波的干涉，该干涉基于光纤围绕垂直于其所铺设平面的轴线的旋转由反向波列的不同运转时间和由此产生的相位差引起。通过检测到的光强变化量-其通过干涉特征曲线描述-可进一步推算出存在于光纤陀螺仪上的旋转速率。
[0003]干涉特征曲线因此描述光强与两个光波的相位差的关系，光强应用作用于确定旋转的观测量。通常光纤陀螺仪的工作点这样设定到余弦形干涉特征曲线上，使得该工作点位于干涉特征曲线最大斜率的点中、即大约在一半最大光强时。因此即使在小的旋转运动时就已可确保干涉仪的最大灵敏度。
[0004]这种光纤陀螺仪原则上包括产生旋转的光波或光束的光源、卷绕的光纤(如光纤线圈)、用于将反向的光束馈入卷绕光纤的两端中并且用于接收通过卷绕光纤的反向光束的光学装置(也称为多功能集成光学芯片(M1C))以及检测器，该检测器确定反向波列的干涉。此外，还可包括偏振光源发出的光的偏光器和/或光親合器，该親合器将光束从光源导向光学装置(卷绕的光纤)或从光学装置(卷绕的光纤)导向检测器。此外，光纤陀螺仪包括模拟放大器以及分析装置。
[0005]在使用闭环方法来运行陀螺仪时，分析装置包括模拟/数字转换器、产生相位重置信号的控制电路和数字/模拟转换器，该数字/模拟转换器将从相位重置信号获得的调制信号提供给光学装置中的相位调制器，以便能够这样调制馈入光波的相位，使得检测到的光强度保持不变、即维持干涉仪的工作点。在此可由所需相位重置信号的大小推算出存在于陀螺仪上的旋转速率。
[0006]在这种光纤陀螺仪中可出现偏移误差，该偏移误差表现为陀螺仪的零点误差。因此在静止状态中、即在没有真正的机械输入旋转速率时也显示或求出大于零的旋转速度。这可以通过各种效应引起。一种已知机制是光学装置上的所谓振幅调制，其是存在于光学装置上的相位调制器的寄生效应。理想的是相位调制器仅应调制光波的相位，但却也小幅度地改变振幅并因此改变光强。此外，被引导向光学装置的电调制信号可散射到检测器路径中。
【发明内容】
[0007]本发明的任务在于提供一种用于减小光纤系统中的偏移误差的方法以及一种适合用于实施该方法的光纤系统。
[0008]该任务通过独立权利要求的技术方案来解决。优选实施方式由从属权利要求给出。
[0009]根据本发明的光纤系统包括光纤陀螺仪和控制装置，该光纤陀螺仪包括光源、光纤线圈、具有相位调制器的光学装置、光电检测器、放大器和分析装置。光学装置适合用于借助光束分解来分解光源发出的光束并且调制至少一个所产生光束的相位并且因此设定光纤陀螺仪的当前工作点、使所产生的光束沿相反方向射入光纤线圈中并且再次合并离开光纤线圈的光束。光电检测器适合用于由光束再次合并时产生的干涉信号产生相应于干涉信号光强的信号，而放大器适合用于放大在光电检测器中产生的信号。分析装置适合用于借助由放大器产生的信号产生调制信号，该调制信号这样控制相位调制器，以便根据光纤陀螺仪当前工作点实现干涉信号的重置或设定预规定值作为光纤陀螺仪的当前工作点。此夕卜，分析装置适合用于基于调制信号确定光纤陀螺仪的旋转速率。控制装置适合用于这样控制光纤陀螺仪的至少一个元件，以便在施加于光纤陀螺仪上的旋转速率几乎相同时通过分析装置求出至少两个不同的旋转速率值。
[0010]根据本发明的用于运行包括光纤陀螺仪的光纤系统的方法，该光纤陀螺仪包括光源、光纤线圈、具有相位调制器的光学装置、光电检测器、放大器和分析装置，其中，两个由光源发出并且通过光学装置借助光束分解产生的光束沿相反方向射入光纤线圈并且随后再次合并，在此借助相位调制器在射入光纤线圈之前调制至少一个所产生光束的相位并且由此设定光纤陀螺仪的当前工作点，光电检测器被由光束再次合并产生的干涉信号加载，在此通过光电检测器产生相应于干涉信号光强的信号，在放大器中放大在光电检测器中产生的信号，借助由放大器产生的信号在分析装置中产生调制信号，该调制信号这样控制相位调制器，以便根据光纤陀螺仪的当前工作点实现干涉信号的重置，并且基于调制信号在分析装置中确定光纤陀螺仪的旋转速率，其中，所述光纤陀螺仪这样运行，以便在存在于光纤陀螺仪上的旋转速率几乎相同时通过分析装置求出至少两个不同的旋转速率值。
[0011]通过比较该至少两个求出的旋转速率值可确定光纤陀螺仪的偏移误差。替代或附加地，可通过线性组合该至少两个求出的旋转速率值减小偏移误差并且产生用于存在于光纤陀螺仪上的旋转速率的校正值。为此目的光纤系统还可包括处理单元。
[0012]为了在存在于光纤陀螺仪上的旋转速率几乎相同时求出至少两个不同的旋转速率值，可在光纤陀螺仪的同一干涉特征曲线上设定光纤陀螺仪的至少两个不同的工作点。作为替代方案，可在分析装置之外通过改变受控系统的增益设定光纤陀螺仪的至少两个不同的干涉特征曲线。
[0013]借助本发明方法和本发明光纤系统可与光纤陀螺仪的年龄以及其它外部因素无关地减小偏移误差，因为基于求出的至少两个不同的旋转速率值持续补偿该误差。因此，与仅在校正过程中计算偏移误差并将该误差作为恒值用于产生校正的旋转速率的系统相比，例如光纤陀螺仪元件的老化或环境温度的变化对于由光纤系统求出旋转速率的影响大大减小。
【附图说明】
[0014]下面参考附图详细说明本发明的实施方式，在此相同元件设有同一附图标记。附图如下:
[0015]图1示出本发明光纤系统一种示例形式的示意图；
[0016]图2示出用于运行本发明光纤系统的方法的一种示例形式的示意图；
[0017]图3示出根据本发明第一种实施方式的光纤系统的局部示意图；
[0018]图4示出根据本发明第二种实施方式的光纤系统的示意图。
【具体实施方式】
[0019]图1所示光纤系统I包括光纤陀螺仪10、控制装置20和处理单元30。光纤陀螺仪10包括光源11、光纤线圈12、光学装置13、光电检测器14、放大器15和分析装置16。光源11适合用于发射具有特定波长和特定光功率的光。光纤线圈12主要包括卷绕成线圈的光纤。光学装置13包括相位调制器130并且适合用于借助光束分解来分解从光源发出的光束并且改变至少一个所产生光束的相位。如此产生并被调制的光束随后沿相反方向射入光纤线圈12中。光学装置13还适合用于再次合并离开光纤线圈12的光束并且产生干涉信号。该干涉信号被光电检测器14转换成电信号，该信号包含关于干涉信号光强的信息。产生的电信号在放大器15中模拟放大并被提供给分析装置16。光学装置13例如可包括多功能集成光学芯片(M1C) 131和耦合器132，在此M1C 131实现光束分解和光束合并且具有相位调制器130，耦合器132适合用于光束从光源11导向M1C 131并从M1C 131导向光电检测器14。光学装置13的各个功能也可在一个构件或其它在此未提及的构件中实现，在此各功能可任意分布于不同构件上。
[0020]通过相位调制器130设定的相位调制使光纤陀螺仪10的当前工作点位于由光纤陀螺仪1元件的参数确定的光纤陀螺仪1的干涉特征曲线上。决定干涉特征曲线的参数例如是光源11的光功率、由光学装置13或光纤陀螺仪10的其它元件引起的所用光的振幅调制、光电检测器14的光敏性或放大器15的模拟增益。借助干涉特征曲线可在分析装置16中根据由放大器产生的信号求出存在于光纤陀螺仪10上的旋转速率。在光纤陀螺仪10的闭环运行中，分析装置16具有控制电路，该控制电路产生调制信号，该调制信号适合用于这样控制相位调制器130，以便根据光纤陀螺仪10的当前工作点实现干涉信号的重置。基于放大器产生的信号与通过光纤陀螺仪10工作点预规定的信号的偏离量或者说基于所需重置信号的大小通过分析装置16求出存在于光纤陀螺仪10上的旋转速率。此外可借助改变的调制信号设定光纤陀螺仪10的新当前工作点。
[0021]光纤陀螺仪10具有偏移误差BF，其原因已在前面描述过。偏移误差BF量在此与光纤陀螺仪的工作点在光纤陀螺仪干涉特征曲线上的位置以及光纤陀螺仪干涉特征曲线本身的特征值有关，在此在工作点中特征曲线的上升、即偏离特征曲线工作点的信号的大小或增益十分重要。
[0022]在本发明的方法中利用了偏移误差的该特点，该方法在图2中以示例性形式示出。首先，在步骤S20中，通过相应地控制光纤陀螺仪10的元件设定一个给定干涉特征曲线上的第一工作点和/或光纤陀螺仪10的第一干涉特征曲线。该控制通过图1所示控制装置20实现。例如控制装置20可这样控制分析装置16，以便借助调制信号在光纤陀螺仪10的干涉特征曲线上设定第一工作点。作为替代方案，控制装置可控制光纤陀螺仪10的其它元件、如光源11或放大器15，以便设定光纤陀螺仪10的第一干涉特征曲线。
[0023]对于第一工作点或第一干涉特征曲线在步骤S21中通过分析装置16求出关于实际存在于光纤陀螺仪10上的旋转速率Ω的第一旋转速率Ω lo
[0024]接着，控制装置20这样控制光纤陀螺仪10的元件，以便在步骤S22中设定光纤陀螺仪10的规定干涉特征曲线上的第二工作点和/或光纤陀螺仪10的第二干涉特征曲线。不仅可新设定工作点、即在相位调制器130上产生的相位调制，也可新设定干涉特征曲线。
[0025]在步骤S23中，对于第二工作点或第二干涉特征曲线通过分析装置16求出关于实际存在于光纤陀螺仪10上的旋转速率Ω的第二旋转速率Ω 2。
[0026]由于工作点或干涉特征曲线的变化以及旋转速率的计算通过分析装置在极短的时间内进行，而存在于光纤陀螺仪10上的旋转速率Ω仅相对慢地变化，因此不仅求出的第一旋转速率Ω i而且求出的第二旋转速率Ω 2对应于几乎相同的实际存在于光纤陀螺仪10上的旋转速率Ω。也就是说，两个求出的旋转速率Ω工和Ω 2的差值可归因于所基于的工作点或干涉特征曲线的偏移误差的不同大小。
[0027]因此，可在步骤S24中通过比较两个求出的旋转速率Ω工和Ω 2或进一步处理两个求出的旋转速率Ω工和Ω 2来为特定干涉特征曲线上的特定工作点求出光纤陀螺仪10的偏移误差BF。此外，可在步骤S25中通过线性组合两个求出的旋转速率Ω工和Ω 2产生用于旋转速率Ω ι?Ρ Ω 2的校正值Ω κ，该校正值与实际存在于光纤陀螺仪10上的旋转速率Ω相对应并且具有减小的偏移误差。理想的是甚至可完全补偿或者说消除偏移误差BF。步骤S24和S25通过图1所示的处理单元30来实施。
[0028]在图2中仅示例性示出利用光纤陀螺仪的一个规定干涉特征曲线上的两个不同工作点或利用光纤陀螺仪的两个不同干涉特征曲线。但也可设定其它工作点或其它干涉特征曲线并且对于它们求出其它旋转速率Ω 3至Ω n。也可利用相应参数范围内的工作点和干涉特征曲线的连续性并且相应求出连续的旋转速率值Qic3因此将在步骤S23和S24之间实施其它用于设定工作点和/或干涉特征曲线并且对于所设定的工作点或所设定的干涉特征曲线求出旋转速率的步骤。相应地，步骤S24和S25将涉及两个以上所求出的旋转速率值，以便由多个或所有求出的旋转速率值Ω i求出或者说产生偏移误差BF大小和用于旋转速率的校正值Ω Ko
[0029]此外，也可多次连续地实施步骤S20和S21以及S22和S23，从而求出多个第一旋转速率值Ω工和多个第二旋转速率值Ω 2，随后求它们的平均值以便产生用于步骤S24和S25中的旋转速率值Ω工和Ω 2。在此用于设定不同工作点或不同干涉特征曲线的步骤以及用于求出相配旋转速率值Ω工的步骤应交替地或-在多于两个工作点或干涉特征曲线时-以预规定的顺序实施，该顺序能够将求出的特定旋转速率值Q1配置给特定工作点或特定干涉特征曲线。
[0030]步骤S24是可选的。该步骤例如可仅在光纤陀螺仪的校正或测试阶段中实施，以便根据确定的偏移误差极限来判断光纤陀螺仪的品质。随后可存储求出的偏移误差BF和/或用于进一步的处理步骤。
[0031 ]作为用于在步骤S25中实施的线性组合求出旋转速率值Ω ,的示例在此仅列举(加权的)差值或平均值计算。但也可能是其它方式的线性组合。
[0032]在图1中作为光纤系统I的单独元件示出的控制装置20和同样示出的处理单元30也可-至少部分-集成到光纤陀螺仪10的元件中。例如控制装置20的功能和/或处理单元30的部件可在分析装置16内实现。另一方面，控制装置20和/或处理单元30或至少部分所述元件也可在位置上与光纤陀螺仪10的元件分离、如设置在计算机中。
[0033]为了更好的理解，图3示出本发明光纤系统的第一种实施方式的分析装置16的示意图以及光纤系统I的一些其它元件。在此光纤陀螺仪10的分析装置16包括模拟/数字转换器161、控制电路162和数字/模拟转换器163，模拟/数字转换器161将由放大器15产生的模拟信号转换成第一数字信号S1，控制电路162基于第一数字信号S1产生第二数字信号S2和第三数字信号&，并且数字/模拟转换器163将第二数字信号S2转换成模拟调制信号，该模拟调制信号这样控制相位调制器130，以便根据光纤陀螺仪10的当前工作点实现干涉信号的重置或在光纤陀螺仪10的干涉特征曲线上设定光纤陀螺仪10的新工作点。
[0034]控制电路162包括不同的元件、如加法器、乘法器和延迟元件，它们用于相应处理输入信号并且从辅助控制电路接收部分信号，辅助控制电路在图3所示的控制电路162中为清楚起见并且为了说明实施本发明方法所需的元件未示出，但对于技术人员是已知的。控制电路162包括用于解调和补偿第一数字信号S1*的抖动的元件、用于产生调制频移的单元61，用于产生调制随机比特的单元62，用于产生抖动振幅的单元63以及用于产生抖动随机比特的单元64。控制电路162还包括用于产生第二数字信号第三数字信号S3的元件。第三数字信号S3相应于在相配的工作节拍中求出的旋转速率值Q1。根据本发明光纤系统的第一种实施方式的控制电路162还包括切换控制单元65、延迟元件66和切换分配器单元67。
[0035]用于产生调制频移的单元61例如可产生Jr/2调制频移，该调制频移相应于干涉特征曲线上常见的工作点。
[0036]可通过控制装置20借助控制信号这样控制用于产生抖动振幅的单元63，使得该单元产生至少两个不同的抖动振幅值。例如第一振幅的值可设定为(V2)/256，其相应于标准振幅，并且大大增加的第二振幅的值例如可设定为70.(V2)/256。由于具有设定的抖动振幅的抖动信号用于产生第二数字信号&，该信号在数字/模拟转换后相应于调制信号，因此可在光纤陀螺仪10的干涉特征曲线上设定光纤陀螺仪10的不同工作点。
[0037]为了能够与光纤陀螺仪10的不同工作点分离地并且与相应工作点相配地分析旋转速率信息，在切换控制单元65中通过异或逻辑关联调制随机比特和抖动随机比特。由此可确保，可以设定具有严格按节拍(Takt)交替或预规定的顺序的工作点序列并且产生旋转速率值Q1并将它们分别配置给相配的工作点。为此通过调制随机比特和抖动随机比特的异或关联确定工作点在下一节拍中将位于所确定水平的哪一个上。如在比较该水平与上一调制节拍的工作点水平时确定相等，则可通过倒置抖动随机比特来实现工作点的交替顺序。如应设定两个以上的工作点时，则相应设计切换控制单元65。
[0038]由切换控制单元65输出的信号在经过相应延迟元件66后(在图3示出z—2延迟元件，死区时间(Totzeit)数量由这种系统的实际实施得知并且例如通过在分析装置中的计算时间和转换器读取和写入所需的时间规定)使切换分配器67运行，该切换分配器将在特定节拍中求出的旋转速率值0工配置给特定工作点水平。配置给同一工作点水平的各旋转速率值Ω ,或者说相应的第三数字信号S3在相应积分器68中被平均并且作为旋转速率值输出。在图3中示出用于利用两个不同工作点的控制电路，因此示出两个积分器68a和68b用于产生平均的第一旋转速率Ω工和平均的第二旋转速率Ω 2。随后，第一旋转速率0工和第二旋转速率Ω 2在处理单元30中用于求出偏移误差BF和/或用于产生校正的旋转速率Ω κ，这例如已参考图1被说明。
[0039]在图3中示出通过控制装置20这样控制用于产生抖动振幅的单元63，以便产生一个或多个不同的抖动振幅，并且在使用恒定抖动振幅时其符号是可变的。替代或附加地，控制装置20也可这样控制用于产生调制频移的单元61，以便例如除了常用的V2调制频移外也可产生:π/4或3/4.Ji调制频移。
[0040]延迟元件的设计可适配工作点数量和光纤陀螺仪1中所包含元件的工作速度。因此也可通过相应的延迟元件实现不同于所示两个节拍的延迟。
[0041]图4示意性示出本发明光纤系统的第二种实施方式。在此与第一种实施方式相反并非这样控制分析装置16的元件，以便在光纤陀螺仪10的同一干涉特征曲线上设定不同工作点并且因此为存在于光纤陀螺仪10上的几乎相同的旋转速率求出不同的旋转速率值，而是为该光纤陀螺仪10产生不同的干涉特征曲线并且借助它们为存在于光纤陀螺仪10上的几乎相同的旋转速率求出不同的旋转速率值。为此通过控制装置20控制包括光源11、光学装置13、光电检测器14和放大器15的组中的至少一个元件，由此可调制干涉信号或由其在光电检测器14中产生的信号的增益或强度。为了保持控制电路的总增益不变，在本方法中需要在模拟路径上、即在数字/模拟转换器和模拟/数字转换器之间通过逆调制数字增益24来补偿增益调制。用于控制数字增益24的路径也在图4中示出。数字增益24的值可以是连续确定正确的值的辅助控制电路的结果，但也可通过配置常数设定。分析装置16包括与第一种实施方式类似的元件，仅具有几处变化，下面将说明这些变化。
[0042]在图4中示出例如通过控制装置20控制光源11。在此可这样调制光源电流，以便设定光源的两个不同光功率并因此设定光纤陀螺仪10的两个不同干涉特征曲线，由此在通过相位调制器130的相同相位调制时通过分析装置16产生第一旋转速率Ω工和第二旋转速率Ω 2。在此也可设定光源电流的多个不同值和由此多个不同干涉特征曲线以及与之相配的旋转速率值Ω工至Ω ,或光源电流值的准连续范围和由此产生的旋转速率值。
[0043]为了设定不同光源电流值并且将求出的第三数字信号S3或求出的旋转速率值配置给特定干涉特征曲线，控制装置20除了提供用于设定光源11中的相应电源电流的信号的控制单元21外还包括切换控制单元22和延迟元件23。切换控制单元22用于设定光纤陀螺仪10的待设定干涉特征曲线的预规定顺序，这点类似于关于图3的第一种实施方式已借助待设定工作点的预规定顺序的设定被说明。
[0044]由切换控制单元22输出的信号在经过适应实施的延迟元件23之后使分析装置16中的切换分配器67运行，该切换分配器将求出的旋转速率值Ω ,配置给特定干涉特征曲线。配置给同一干涉特征曲线的旋转速率值Ω ,或相应第三数字信号S3在相应积分器68中被平均并且作为旋转速率值输出。在图4中示出用于利用两个不同干涉特征曲线的控制电路，因此示出两个积分器68a和68b用于产生平均的第一旋转速率Ω !和平均的第二旋转速率Ω 2。随后，第一旋转速率Ω !和第二旋转速率Ω 2在处理单元30中用于求出偏移误差BF和/或用于产生校正的旋转速率Ω κ，这例如已参考图1被说明。
[0045]与图3所示的第一种实施方式的控制电路162相反，用于第二种实施方式的控制电路162不通过切换控制单元关联调制随机比特和抖动随机比特。因此抖动随机比特和抖动振幅无调谐地与调制随机比特关联。控制装置20既不控制用于产生调制频移的单元61也不控制用于产生抖动振幅的单元63，以便通过改变所设定的相位调制产生光纤陀螺仪的不同工作点。
[0046]在图4中示出，通过控制装置20这样控制光源11，以便产生两个或更多不同的干涉特征曲线。作为替代方案，控制装置20例如也可控制放大器15的模拟增益，以便例如除了常用的光纤陀螺仪10的干涉特征曲线外，该干涉特征曲线通过由光电检测器14产生的信号的第一增益设定，也可利用光纤陀螺仪10的第二干涉特征曲线，该干涉特征曲线通过由光电检测器14产生的信号的第二增益设定。
[0047]也可替代或附加地控制光纤陀螺仪10的其它元件。
[0048]此外，也可组合光纤系统和光纤系统运行方法的第一种和第二种实施方式。换言之，可同时或时延地控制控制电路162的元件来设定光纤陀螺仪10的不同工作点和光纤陀螺仪10的其它元件来设定光纤陀螺仪10的不同干涉特征曲线。
【主权项】
1.一种光纤系统(I)，包括光纤陀螺仪(10)和控制装置(20)， 该光纤陀螺仪包括光源(11)、光纤线圈(12)、具有相位调制器(130)的光学装置(13)、光电检测器(14)、放大器(15)和分析装置(16)，光学装置(13)适合用于借助光束分解分解光源(11)发出的光束并且调制至少一个所产生光束的相位并且因此设定光纤陀螺仪(10)的当前工作点、使所产生的光束沿相反方向射入光纤线圈(12)中并且再次合并离开光纤线圈(12)的光束;光电检测器(14)适合用于由光束再次合并时产生的干涉信号产生相应于干涉信号光强的信号;放大器(15)适合用于放大在光电检测器(14)中产生的信号；分析装置(16)适合用于借助由放大器(15)产生的信号产生调制信号，该调制信号这样控制相位调制器(130)，以便根据光纤陀螺仪(10)当前工作点实现干涉信号的重置或设定一预规定值作为光纤陀螺仪(10)的当前工作点，并且基于调制信号确定光纤陀螺仪(10)的旋转速率， 该控制装置(20)适合用于这样控制光纤陀螺仪(10)的至少一个元件，以便在存在于光纤陀螺仪(10)上的旋转速率几乎相同时通过分析装置(16)求出至少两个不同的旋转速率值(Q1' Ω2)02.根据权利要求1的光纤系统，其特征在于，所述系统还包括处理单元(30)，该处理单元适合用于通过比较所述至少两个求出的旋转速率值(Ω ^ Ω2)确定光纤陀螺仪(10)的偏移误差(BF)的大小。3.根据权利要求1或2的光纤系统，其特征在于，所述系统还包括处理单元(30)，该处理单元适合用于通过线性组合所述至少两个求出的旋转速率值(Ω ^ Ω2)减小光纤陀螺仪(10)的偏移误差(BF)并且产生用于存在于光纤陀螺仪(10)上的旋转速率的校正值(ΩΚ)。4.根据权利要求1至3之一的光纤系统，其特征在于，所述控制装置(20)适合用于这样控制分析装置(16)，以便通过相应控制相位调制器(130)设定光纤陀螺仪(10)的至少两个不同的工作点。5.根据权利要求4的光纤系统，其特征在于，所述分析装置(16)包括用于产生抖动振幅的单元(63)、切换控制单元(65)和切换分配器单元(67)，其中用于产生抖动振幅的单元(63)适合用于根据控制装置(20)的信号设定至少两个不同的抖动振幅值，切换控制单元(65)适合用于在连续的节拍中确定光纤陀螺仪(10)的工作点值并且这样控制它们，使得所述值具有预规定的顺序，并且切换分配器单元(67)适合用于将在特定节拍中求出的旋转速率值配置给光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同工作点之一。6.根据权利要求4的光纤系统，其特征在于，所述分析装置(16)包括用于产生调制频移的单元(61)、切换控制单元(65)和切换分配器单元(67)，其中用于产生调制频移的单元适合用于根据控制装置(20)的信号设定至少两个不同的调制频移值，切换控制单元适合用于在连续的节拍中确定光纤陀螺仪(10)的工作点值并且这样控制它们，使得所述值具有预规定的顺序，并且切换分配器单元适合用于将在特定节拍中求出的旋转速率值配置给光纤陀螺仪的所述至少两个不同的工作点之一。7.根据权利要求1至3之一的光纤系统，其特征在于，所述控制装置(20)适合用于这样控制包括光源(11)、具有相位调制器(130)的光学装置(13)、光电检测器(14)和放大器(15)的组中的至少一个元件，使得通过相应控制该元件设定光纤陀螺仪(10)的至少两个不同的干涉特征曲线。8.根据权利要求7的光纤系统，其特征在于，所述控制装置(20)适合用于设定光源(11)的至少两个不同的功率，控制装置(20)包括切换控制单元(22)，该切换控制单元适合用于在连续的节拍中确定光纤陀螺仪(10)的光源功率值并且这样控制它们，使得所述值具有预规定的顺序，并且分析装置(16)包括切换分配器单元(67)，该切换分配器单元适合用于将在特定节拍中求出的旋转速率值配置给光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的干涉特征曲线之一。9.根据权利要求7的光纤系统，其特征在于，所述控制装置(20)适合用于设定放大器(15)的至少两个不同的模拟增益，控制装置(20)包括切换控制单元(22 )，该切换控制单元适合用于在连续的节拍中确定光纤陀螺仪(10)的模拟增益值并且这样控制它们，使得所述值具有预规定的顺序，并且分析装置(16)包括切换分配器单元(67)，该切换分配器单元适合用于将在特定节拍中求出的旋转速率值配置给光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的干涉特征曲线之一。10.用于运行包括光纤陀螺仪(10)的光纤系统(I)的方法，该光纤陀螺仪包括光源(11)、光纤线圈(12)、具有相位调制器(130)的光学装置(13)、光电检测器(14)、放大器(15)和分析装置(16)，其中， 两个由光源(11)发出并且通过光学装置(13)借助光束分解产生的光束沿相反方向射入光纤线圈(12)并且随后再次合并，在此借助相位调制器(130)在射入光纤线圈(12)之前调制至少一个所产生光束的相位并且由此设定光纤陀螺仪(10)的当前工作点， 光电检测器(14)被由光束再次合并产生的干涉信号加载，在此通过光电检测器(14)产生相应于干涉信号光强的信号， 在放大器(15)中放大在光电检测器(14)中产生的信号， 借助由放大器(15)产生的信号在分析装置(16)中产生调制信号，该调制信号这样控制相位调制器(130)，以便根据光纤陀螺仪(10)的当前工作点实现干涉信号的重置，并且 基于调制信号在分析装置(16)中确定光纤陀螺仪(10)的旋转速率，其特征在于， 所述光纤陀螺仪(10)这样运行，以便在存在于光纤陀螺仪(10)上的旋转速率几乎相同时通过分析装置(16)求出至少两个不同的旋转速率值(Ω 。11.根据权利要求10的方法，其特征在于，通过比较所述至少两个求出的旋转速率值(Ω ^ Ω2)确定光纤陀螺仪(10)的偏移误差(BF)的大小。12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于，通过线性组合所述至少两个求出的旋转速率值减小光纤陀螺仪(10)的偏移误差(BF)并且产生用于存在于光纤陀螺仪(10)上的旋转速率的校正值(Ω κ)。13.根据权利要求11至12之一的方法，其特征在于，通过相应控制相位调制器(130)设定光纤陀螺仪(10)的至少两个不同的工作点从而得到所述至少两个不同的旋转速率值(Ω 2 ) ο14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述分析装置(16)包括用于产生抖动振幅的单元(63)，通过至少两个不同的抖动振幅值来设定光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的工作点，在此在连续的节拍中这样设定光纤陀螺仪(10)的工作点值，使得所述值具有预规定的顺序，并且将在特定节拍中求出的旋转速率值配置给光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的工作点之一。15.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述分析装置(16)包括用于产生调制频移的单元(61)，通过至少两个不同的调制频移值来设定光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的工作点，在此在连续的节拍中这样设定光纤陀螺仪(10)的工作点值，使得所述值具有预规定的顺序，并且将在特定节拍中求出的旋转速率值配置给光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的工作点之一。16.根据权利要求11至12之一的方法，其特征在于，通过下述方式获得所述至少两个不同的旋转速率值，即通过相应控制包括光源(11)、具有相位调制器(130)的光学装置(13)、光电检测器(14)和放大器(15)的组中的至少一个元件设定光纤陀螺仪(10)的至少两个不同的干涉特征曲线。17.根据权利要求16的方法，其特征在于，通过至少两个不同的光源功率值来设定光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的干涉特征曲线，在此在连续的节拍中这样设定光源功率值，使得所述值具有预规定的顺序，并且将在特定节拍中求出的旋转速率值配置给光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的干涉特征曲线之一。18.根据权利要求16的方法，其特征在于，通过放大器(15)的至少两个不同的模拟增益值来设定光纤陀螺仪(10)的所述至少两个干涉特征曲线，在此在连续的节拍中这样设定增益值，使得所述值具有预规定的顺序，并且将在特定节拍中求出的旋转速率值配置给光纤陀螺仪(10)的所述至少两个不同的干涉特征曲线之一。
【文档编号】G01C19/72GK106092077SQ201610280367
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月28日 公开号201610280367.2, CN 106092077 A, CN 106092077A, CN 201610280367, CN-A-106092077, CN106092077 A, CN106092077A, CN201610280367, CN201610280367.2
【发明人】O·德彼-瑞保德, 冈特·斯帕林格
【申请人】诺思罗普·格鲁曼·利特夫有限责任公司