[发明专利]一种用于激光陀螺的自适应抖动剥除方法和装置

说明书

本发明涉及激光陀螺的校正技术，提出一种用于激光陀螺的自适应抖动剥除方法，包括：从激光陀螺的抖动反馈机构获得抖动信号X₁(n)；使用相同的权系数对抖动信号X₁(n)和激光陀螺的输出增量X₂(n)信号进行滤波，得到输入信号X(n)和参考信号D(n)；基于所述输入信号X(n)和参考信号D(n)产生权系数信号W(z)；基于所述权系数信号W(z)调整所述抖动信号X₁(n)信号，得到抖动噪声估计信号S(n)；用所述输出增量X₂(n)信号减去所述抖动噪声估计信号S(n)。本发明还对应提出一种用于激光陀螺的自适应抖动剥除装置。本发明的方法能够使得输出结果与实际测量数据相位差小、延迟小。

技术领域

本发明涉及激光陀螺的校正技术，更具体地，涉及一种用于激光陀螺的自适应抖动剥除方法和装置。

背景技术

激光陀螺是基于Sagnac效应制造的一种敏感惯性角速度的光学器件，它相对于其它类型的陀螺具有精度高、抗恶劣环境能力强、动态范围大以及可靠性高等特点。机械抖动激光陀螺(简称机抖激光陀螺)作为最早进入实用、也是应用最为广泛的激光陀螺，已经在惯性导航、角度测量等重要领域取得了广泛应用。

由于激光陀螺存在闭锁效应，为了克服锁区的影响，机抖陀螺中引入了交变的正弦偏频，因此其读出信号中不仅包含了待测转速引起的脉冲数，还包含机抖偏频量。必须通过某种途径将引入的抖动信号去除，才能得到被测信号，即对陀螺输出信号进行解调。

为了提高信号的实时性，抖动剥除的核心思想是通过适当的幅相调节方法，使抖动参考信号与陀螺计数信号中的抖动成分一致，这样就可以直接将其扣除。大体可以分为两类：时域对应法和自适应滤波算法。时域对应法是通过对相位、幅度及非线性分别进行修正，这种方法实现较为复杂；自适应滤波算法是采用递归最小二乘(RLS)或者最小均方误差(LMS)算法实现幅度相位的同时修正，这种算法实现简单，跟踪精度高，可以达到较为理想的精度。

现有的抖动剥除技术(例如：樊振方，罗辉，胡绍民，“二频机抖陀螺的自锁相抖动剥除”，中国激光，2011年4月，第38卷第4期)，基本是以陀螺光电管的两路正弦信号经过正交解调作为参考信号，用自适应滤波器直接对陀螺的抖动反馈信号采样结果进行滤波得到抖动量，再从陀螺输出中减去已知的抖动量，即得到陀螺的输入角速度。直接使用自适应滤波器得到的抖动量，因为没有对两个采集信号中的噪声进行处理，在剥除的过程中受到量化误差、外界角速度参数以及ADC的噪声等影响，使得抖动估计量误差较大，导致陀螺输出非线性度增大。其缺点显而易见。

发明专利“一种激光陀螺抖动剥除装置”(CN102175237A，谢元平等)中对陀螺的抖动信号进行了剥除处理。装置采用基于LMS算法的自适应对消技术，进行激光陀螺抖动信号剥除。剥除装置采样频率为抖动频率的整数倍，剥除用到的正、余弦参考信号对由一路采样差分信号经简单数字延迟得到，系统输入输出响应近似时不变，可改善抖动剥除效果。该发明利用锁相环对参考信号整数倍频得到采样时钟，其精度难以保证，不能实现同步输出；剥除用到的正、余弦参考信号对由一路采样差分信号经简单数字延迟得到，该过程使得信噪比降低，从而自适应滤波器的权系数更新精度降低；将抖动剥除后的信号经过带通滤波器进行滤波，用于权系数更新，这个过程会产生相位误差，使得抖动信号不能完全相消。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于激光陀螺的自适应抖动剥除方法，包括：使用相同的权系数对从激光陀螺的抖动反馈机构获得的抖动信号X₁(n)和激光陀螺的输出增量X₂(n)信号进行滤波，得到输入信号X(n)和参考信号D(n)；基于所述输入信号X(n)和参考信号D(n)产生权系数信号W(z)；基于所述权系数信号W(z)调整所述抖动信号X₁(n)信号，得到抖动噪声估计信号S(n)；将所述输出增量X₂(n)信号减去所述抖动噪声估计信号S(n)。