光纤陀螺仪及梳状脉冲误差抑制系统、方法与流程

本发明涉及光纤传感领域，具体而言，涉及一种光纤陀螺仪及梳状脉冲误差抑制系统、方法。

背景技术：

1、光纤陀螺仪(fiber optic gyroscope)是一种全固态设计的角速度传感器。光纤陀螺仪具有结构灵活多样、可靠性高、寿命长、精度适应范围广等诸多优点，在姿态测量与控制、导航制导等方向有着诸多应用，是二十一世纪最主流的惯性仪表之一。

2、目前最普遍的干涉式数字闭环光纤陀螺仪方案，采用方波调制或变种方波调制，调制波形的非理想性导致了光纤干涉仪输出光信号中存在梳状脉冲。图1示出的光信号具有梳状脉冲特征及由梳状脉冲引起的振铃效应影响是数字闭环光纤陀螺仪的重要误差源之一。

3、传统针对梳状脉冲的处理方案包括采样时避开脉冲及其影响的位置。但在实际中，非常难判断梳状脉冲在各种温度、振动冲击等环境下的影响范围，因而也比较难布置采样点。如果采样点太少，则会损失有效信息，导致陀螺仪输出精度降低。

技术实现思路

1、基于此，本发明实施例第一方面公开一种光纤陀螺仪。所述光纤陀螺仪包括宽谱光源、光纤干涉仪、电光强度调制器、光电探测器及信号处理电路；所述宽谱光源用于向所述光纤干涉仪提供宽谱光信号；所述光纤干涉仪用于根据所述宽谱光信号及机械转动生成至少一光干涉信号；所述电光强度调制器用于根据至少一调制信号抑制所述光干涉信号的梳状脉冲；所述光电探测器用于根据抑制后所述光干涉信号生成电测量信号；所述信号处理电路用于根据所述电测量信号调制所述光纤干涉仪内反向传播的所述宽谱光信号的波形，以及根据所述电测量信号生成所述调制信号；所述信号处理电路用于根据所述电测量信号获取所述机械转动的转动信息。

2、在所述发明实施例的公开，所述电光强度调制器根据所述调制信号抑制或衰减所述光干涉信号的梳状脉冲所在的时域部分。

3、在所述发明实施例的公开，所述信号处理电路根据所述电测量信号生成可调制所述电光强度调制器的开关控制时序的所述调制信号。

4、在所述发明实施例的公开，所述电光强度调制器为linbo3波导型马赫-曾德尔电光强度调制器。

5、在所述发明实施例的公开，所述信号处理电路根据所述电测量信号及所述光纤干涉仪的光路参数生成方波调制信号，以及根据所述方波调制信号调制所述光纤干涉仪内反向传播的所述宽谱光信号的波形；所述光纤干涉仪根据正向传播的一部分所述宽谱光信号、调制后反向传播的一部分所述宽谱光信号及所述机械转动生成具有所述梳状脉冲的所述光干涉信号。

6、在所述发明实施例的公开，所述信号处理电路用于滤波、放大、采样及解调所述电测量信号。

7、在所述发明实施例的公开，所述信号处理单元根据所述电测量信号驱动所述宽谱光源提供所述宽谱光信号的输出功率。

8、本发明实施例第二方面公开一种光纤陀螺仪梳状脉冲误差抑制系统。应用在光纤陀螺仪，所述光纤陀螺仪包括宽谱光源、光纤干涉仪及光电探测器；所述抑制系统包括电光强度调制器及信号处理电路；所述宽谱光源用于向所述光纤干涉仪提供宽谱光信号；所述光纤干涉仪用于根据所述宽谱光信号及机械转动生成至少一光干涉信号；所述电光强度调制器用于根据至少一调制信号抑制所述光干涉信号的梳状脉冲；所述光电探测器用于根据抑制后所述光干涉信号生成电测量信号；所述信号处理电路用于根据所述电测量信号调制所述光纤干涉仪内反向传播的所述宽谱光信号的波形，以及根据所述电测量信号生成所述调制信号；所述信号处理电路用于根据所述电测量信号获取所述机械转动的转动信息。

9、本发明实施例第三方面公开一种光纤陀螺仪梳状脉冲误差抑制方法。应用在所述在至少一光纤陀螺仪，所述光纤陀螺仪包括宽谱光源、光纤干涉仪、电光强度调制器、光电探测器及信号处理电路；所述抑制方法步骤包括，所述宽谱光源向所述光纤干涉仪提供宽谱光信号；所述光纤干涉仪根据对所述宽谱光信号的正向及反向传播、惯性空间发生的机械转动生成至少一第一光干涉信号；所述光电探测器根据所述第一光干涉信号生成第一电测量信号；所述信号处理电路根据所述第一电测量信号长波调制所述光纤干涉仪内反向传播的所述宽谱光信号；所述光纤干涉仪根据正向传播的一部分所述宽谱光信号、调制后反向传播的一部分所述宽谱光信号及所述机械转动生成具有梳状脉冲的第二光干涉信号；所述光电探测器根据具有所述梳状脉冲的所述第二光干涉信号生成第二电测量信号；所述信号处理电路根据所述第二电测量信号生成所述调制信号；所述电光强度调制器用于根据所述调制信号抑制所述第二光干涉信号的所述梳状脉冲所在的时域。

10、在所述发明实施例的公开，所述光电探测器根据抑制后所述第二光干涉信号生成第三电测量信号；所述信号处理电路根据所述第三电测量信号获取所述机械转动的转动信息。

11、本发明实施例与现有技术相比，本发明实施例通过电光强度调制器及信号处理电路的改进，从根源上抑制了梳状脉冲误差造成的影响，也拓展了光干涉信号的有效采样区间，抑制对电测量信号解调造成的零偏误差。

12、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。

技术特征：

1.一种光纤陀螺仪，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的光纤陀螺仪，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的光纤陀螺仪，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的光纤陀螺仪，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的光纤陀螺仪，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的光纤陀螺仪，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的光纤陀螺仪，其特征在于，

8.一种光纤陀螺仪梳状脉冲误差抑制系统，其特征在于，应用在光纤陀螺仪，所述光纤陀螺仪包括宽谱光源、光纤干涉仪及光电探测器；

9.一种光纤陀螺仪梳状脉冲误差抑制方法，其特征在于，应用在所述在至少一光纤陀螺仪，所述光纤陀螺仪包括宽谱光源、光纤干涉仪、电光强度调制器、光电探测器及信号处理电路；

10.根据权利要求9所述的光纤陀螺仪梳状脉冲误差抑制方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开一种光纤陀螺仪及梳状脉冲误差抑制系统、方法。光纤陀螺仪包括宽谱光源、光纤干涉仪、电光强度调制器、光电探测器及信号处理电路；宽谱光源用于向光纤干涉仪提供宽谱光信号；光纤干涉仪用于根据宽谱光信号及机械转动生成至少一光干涉信号；电光强度调制器用于根据至少一调制信号抑制光干涉信号的梳状脉冲；光电探测器用于根据抑制后光干涉信号生成电测量信号；信号处理电路用于根据电测量信号调制光纤干涉仪内反向传播的宽谱光信号的波形，以及根据电测量信号生成调制信号；信号处理电路用于根据电测量信号获取机械转动的转动信息。本发明实施例通过电光强度调制器及信号处理电路的改进，从根源上抑制了梳状脉冲误差造成的影响，也拓展了光干涉信号的有效采样区间，抑制对电测量信号解调造成的零偏误差。

技术研发人员：张琛,凌卫伟,杜石鹏,段威,陶添强,李欢,王盛,张发富
受保护的技术使用者：武汉华中天易星惯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12