激光陀螺的插值FIR滤波硬件解调方法仿真分析.pdf

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1、第37卷第8期2015年8月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．37，No．8Aug．，2015激光陀螺的插值FIR滤波硬件解调方法仿真分析张馗1一，杨功流1一，马仁冬1一，郑炜桢1’2(1．北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191；2．惯性技术国防重点实验室，北京100191)摘要：针对传统激光陀螺解调方法中存在较大运算量和时延问题，提出一种基于插值FIR滤波数字信号处理方案。在理论分析滤波器时延和运算量的基础上，阐述插值FIR滤波器的原理和优势；针对某型号激光陀螺，利用Mat

2、lab设计了插值FIR滤波器参数，并通过QuartusII中MegaCoreIP核实现插值FIR滤波器定制；对于生成的模型在Simulink中利用DSPBuilder对该滤波器进行仿真，完成静态试验验证。结果表明：经插值FIR滤波，高频分量峰值能从250降低到0．15左右，噪声功率谱衰减达60dB；在保证信号线性相位的基础上，将运算量降低33％，减小了对硬件资源的需求。关键词：激光陀螺；插值FIR；数字信号处理；Simulink；DSPBuilder中图分类号：U666．1文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)

3、08—0149—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．08．03lAsimulationanalysisofdemodulationforRLGsignalbyIFIRdigitalfiltermethodZHANGKuil一，YANGGong．1iul一，MARen．don91一，ZHENGWei．zhenl’2(1．SchoolofInstrumentationScienceandOpto-electronicsEngineeringDept．，BUAA，Bering100191，Chin

4、a；2．ScienceandTechnologyonInertialLaboratory，Beijing100191，China)Abstract：Focusedontheproblemsoftimedelayandcomputationcomplexity，aninterpolatedfiniteimpulseresponse(IFIR)digitalfilterapproachwaspurposedtoimprovethedemeritsoftraditionalfiniteimpulseresponse(FIR)digi

5、talfilterinthecaseofnoiseattenuationforditheredringlasergyroscope(RLG)．bythetoolofMatlab，theparametersofanIFIRfilterwasdesignedforatypicalRLG；BasedonMegaCoreofQuartusII，amodelofIFIRfilterwascustomized；concentratedonthetimedelayandcomputationcomplexity，anexperimentwa

6、sdonetotestmodelofthefilter．Resultsshowthatthehigh-frequencypartsoffilteredsignalweredecreasedfrom250to0．15andattenuatednoiseby60dB；underthefoundationofthelinearphaseresponse，thecomputationcomplexitywasdeclinedto33％。Keywords：RLG；interpolationFIR；digitalsignalprocess

7、ing；simulink；DSPbuilder0引言激光陀螺(RingLaserGyroscope，RLG)因其动态范围宽、可靠性高、寿命长等一系列的优点，在船用惯性导航系统领域得到了广泛应用。由于激光陀螺存在闭锁效应，即当转动角速率减小到某一阈值范围以下时，陀螺输出拍频为0，限制了激光陀螺的输出范围。目前使用最广泛减小闭锁影响的方式是通过机械抖动偏频实现。而抖动偏频，使陀螺信号加入抖动噪声，致使数据无法直接使用，须对信号进行滤波，保留有效的角速率信息。目前主要采用数字滤波实现对陀螺信号解调。从冲激响应来看，滤波器分有限冲激响

8、应(FiniteImpulseResponse，FIR)和无限冲激响应(InfiniteImpulseResponse，IIR)滤波器2种。FIR滤波器能够实现严格的线性相位，但为达到较好的解调性能，滤波器阶数一般会很高，带来较大运算量；IIR滤波器相位非线性严重，导致不同频