全数字化激光陀螺控制系统设计

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1、澈与电子学进展Laser&Optoelectronic$Progress~2010中国激光杂志社doi：10．3788／lop47．051402全数字化激光陀螺控制系统设计李哲(iN安邮电学院电子工程学院，陕西西安710061)摘要提出全数字化激光陀螺控制方案，并实现了全数字控制的激光陀螺——数字陀螺。对比分析了正在使用的模拟控制激光陀螺和数字激光陀螺原理及结构，介绍了数字陀螺的优点和关键技术，给出了抖动驱动为脉宽调制方式实现的波形图和数字陀螺图形化测试数据。实验结果表明，数字陀螺符合激光陀螺发展方向，提高了调试和生产效率，简化了对导航系统的设计和调试要求。关键词环形激光陀螺；数字陀螺

2、；抖动驱动；脉宽调制中图分类号V241．5OCIS140．3370140．3538文献标识码ADesign0fControlSystemforAll—DigitalRingLaserGyroLiZhe(SchoolofElectronicEngineering,Xi'anInstituteofPosts＆Telecommunication,Xi’an，Shaanxi710061，China)AbstractThecontrolschemeofall—digitallasergyroispresented，andthelasergyroofthefulldigitalcontrol，di

3、gitalringlasergyro，isimplemented．Theprincipleandstructurebetweentheanaloglasergyroanddigitallasergyroarecompared，andtheadvantagesandkeytechnologiesofdigitalgyroaredescribedindetail．Inparticular,jitte卜drivenpulse—widthmodulationwaveformandgraphicaltestdataofthedigitalgyroisgiven．Itisprovedthatthe

4、digitalgyrodirectionofdevelopmentinlinewiththeringlasergyro，improvesdebuggingandproductioneficiency,andsimplifiestherequirementsfornavigationsystems．Keywordsringlasergyroscope；digitalringlasergyro；jitter-driven；pulse-widthmodulation1引言激光陀螺是现代惯性导航系统的关键部件之一，广泛应用于航空、航天和兵器等移动目标的定位。其主要由光路系统和电路系统组成，电路

5、控制系统是否优化直接影响激光陀螺性能】。目前，从已有报道看国内激光陀螺光程长控制、光强控制、跟踪谐振频率的锁相环、抖动驱动、角位置驱动及角位置谐振频率解调使用的基本都是模拟电路实现，有些仅仅局部实现了数字化，而欧美和俄罗斯等国家激光陀螺基本实现了全数字化。要实现高精度、小型化、低功耗激光陀螺，全数字电路控制是行之有效的解决方案。本文是在充分研究国外数字激光陀螺的基础上，尝试全数字化激光陀螺设计、实现，通过实验得到实测数据，达到设计要求。2模拟激光陀螺存在的问题国产激光陀螺和正在研制的激光陀螺由于多种原因，基本都采用图l所示方式。激光陀螺仪自身主要由基座、谐振腔、抖动杆、光电转换、角位置

6、传感器、前置放大电路、光强控制电路、光路程长控制电路等组成【训，如图1左侧所示。激光陀螺必须的引燃电路、跟踪谐振腔谐振频率的锁相环控制电路、伪随机收稿日期：2009．08．08；收到修改稿日期：200911．02作者简介：李哲(1963—)，男，教授，主要从事嵌入式系统和激光陀螺等方面的研究。E-mail：zheli@xupt．edu．ca051402—1嫩与光电子学进展www．opticsjouma1．net序列发生器、加噪电路、抖动驱动电路、角位置驱动电路、谐振频率解调电路、陀螺输出整形、脉冲计数电路由外部提供，如图1右侧所示。生产调试期间需要专用测试台、实际应用右侧控制模块由导航

7、系统提供。除了脉冲计数电路外，所有电路均为模拟器件实现。testerorINSRLGIh。ap衄in哑gan。d比pumlsephotovoltaicpreamplmerllIl＼／fIPs∞LeLq,upesriecuedano-drannn。。disoemcircuitlaSerintensitydistanceresonatorlightcontroljitmr-dfivenandc~culttheangulardrivejitterpo