基于FPGA的抖动偏频激光陀螺高精度信号解调

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1、计算机测量与控制.2006.14(7)950ComputerMeasurement&Control设计与应用文t编号;1671一4598(2006)07一0950一03中圈分类号:U666.1文做标识码:B基于FPGA的抖动偏频激光陀螺高精度信号解调种名，李延志，罗弃(国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073)摘要:分析了抖动偏频激光陀螺信号的解调原理，提出了一种利用数字信号处理技术并采用FPGA实现的抖动解调方法;通过对激光陀螺脉冲计数值高速采样并采用数字滤波器滤波处理，可以有效消除抖动引起的信号噪声，得到所需的惯

2、性角速率测量信息;增加数字预滤器，以滤除陀螺脉冲物出信号中的尖峰或毛刺干扰，可以进一步提高解调精度;为满足实时性要求，该方法采用FPGA来实现;实验表明，相对整周期采样解调，此方法提高了解调精度。关扭词:抖动偏频激光陀螺;数字滤波器;FPGAHigh一accuracySignalDemodulationforDitheredLaserGyrosBasedonFPGAZhangYan，LiTingzhi，LuoBing(CollegeofElectromechanicalEngineeringandAutomation,Natio

3、nalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073，China)Abstract;Thetheoryofditheredlasergyrosdemodulationisanalyzed.Anewmethodofditheredde谊odulationbyusingdigitalsignalprocessingtechnologyandimplementedbyFPGAisproposed.Bysamplingwithhighspeedandfilteringtheoutputsofla

4、sergyro,themethodcanremovethenoisecausedbyditherandgettheinertialangularrateneeded.Prefilterisdesignedtoeliminatethespikesorglitchesonsignalofditheredlasergyros,whichcouldincreasedemodulationprecisionfurther.ThemethodisimplementedbyFPGAtomeetthere-al一timedemand.Theex

5、perimentsshowthatcomparedwiththewholecyclesamplingdemodulation,themethodimprovestheprecisionofthedemodulation.Keywords:ditheredlasergyros;digitalfilter;FPGA偏频信号一般采用正弦形式，设机械抖动的转动角速率ODB按0引言正弦函数变化，即激光陀螺是迄今为止在惯性技术领域唯一真正获得卓有成n，二(ODa)Msin(27C了DO)(1)效的实际应用的非机电式中高精度惯性敏感仪表，进人

6、实用的其中，((IDa)，为抖动的最大转速，通常为数十度/s到数激光陀螺主要采用机械抖动偏频方案来解决闭锁效应问题。目百度//s，远大于闭锁闭值。fDB是抖动频率，通常为数十到数前国内抖动偏频激光陀螺均采用整周期计数法进行解调，整周百赫兹(最典型的抖动频率为400Hz)。激光陀螺总输人转速期采样对消除偏频信号非常有效，但不能有效地消除抖动偏频a应包含待测转速a，和偏频引人的转速f2DB激光陀螺中引人的随机抖动信号和其它因素引起的噪声。n=n，+MDB)MSin(2二.厂DBt)(2)数字技术的发展和高性能器件的普及为解决上述问题

7、提供因此，激光陀螺信号读出系统输出的脉冲信号的频率包含了可能。本文提出了采用数字滤波器进行信号解调，并采用了待测转速Sir和偏频转速fIDB引起的频差△v，和△vDB和△vDBIFPGA来实现实时快速高精度信号解调。针对脉冲信号中的随机噪声问题，本文提出采用数字预滤器进行毛刺滤波处理。最以及朗缪尔流、温度梯度所致的气体流等原因造成的零漂Adc零漂wd是激光陀螺自身固有的一种误差，在应用中可后将设计的系统对某国产抖动偏频激光陀螺进行信号解调，并对解调结果进行Allan方差法分析，分析结果表明这种方法能建立误差模型加以处理。抖动偏频

8、引起的△vDB须利用解调的大大提高解调精度。方法消除。激光陀螺抖动解调一般使用的方法是整周期采样法，通过1解调原理采样周期为整数倍偏频周期进行计数，可以消掉偏频转速所致机抖偏频激光陀螺的基本测量原理是基于Sagna。效应田。的频差wDB的积分值。但是整周期采样具