基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置。其中，该方法包括如下步骤：使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制；根据调制后干涉信号的强度获得光路功率。本发明专利技术对光纤陀螺信号通路不产生干扰，不需要额外增加器件的光纤陀螺光路功率检测方法，从而在不影响光纤陀螺性能的情况下，降低了系统的复杂度，减少了系统的成本与体积。

Fiber optic gyro optical path power detection method and device based on four frequency division four state modulation

The invention discloses an optical fiber gyroscope optical path power detection method and device based on four frequency division and four state modulation. The method includes the following steps: using four frequency division four state modulation signals to modulate CCW and clockwise wave in the optical fiber ring, and obtain the optical path power according to the intensity of the modulated interference signal. The invention does not interfere with the fiber optic gyroscope signal path, and does not need additional devices to detect the optical path power of the optical fiber gyroscope, thus reducing the complexity of the system and reducing the cost and volume of the system without affecting the performance of the fiber optic gyroscope.

【技术实现步骤摘要】
基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置
本专利技术属于光纤陀螺
，尤其涉及一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置。
技术介绍
光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，具有高精度、全固态，高可靠等特点，目前已经在卫星中得到了广泛的应用。光纤陀螺作为卫星姿态测量系统的关键部件，其性能直接决定了卫星的控制精度，而光纤陀螺的失效甚至会导致卫星任务的失败。光源作为光纤陀螺核心光学元件，在空间辐射等环境作用下可能发生性能劣化甚至失效，进而导致光纤陀螺精度劣化及失效。为了保证卫星在设计寿命期内的控制精度，卫星用光纤陀螺通常设置备份光源，并在主光源的性能劣化时切换性能正常的备份光源。要完成有效切换，前提是首先完成对光纤陀螺故障的判读，确定光纤陀螺性能劣化的原因为光源故障，而通过对光源输出光功率进行监测是判断光源故障最直接、有效的途径。由于光纤陀螺信号检测电路方案的特殊性，目前光纤陀螺常用的光功率检测方法有以下两种：第一种方法是在光纤陀螺光电探测器后端的正常检测回路上并联一条检测支路，通过运算放大器及A/D转换器间接检测光功率。这种方法的缺点是：(1)检测支路直接连接在正常回路的光电探测器上，会给正常的检测回路带来干扰，从而影响产品的工作性能；(2)增加了低通滤波电路及A/D转换器，提高了产品成本，且增加了电路尺寸，使得电路小型化难以实现。第二种方法是在光纤陀螺光源后2X2耦合器空头端熔接光电探测器，并与运算放大器、低通滤波电路和A/D转换器相连，从光路中直接检测光功率。这种方法的缺点是：(1)增加了一级光电探测器，从而增加了光路部分设计的复杂度，降低了产品的可靠性，并且提高了成本；(2)增加了运算放大器、低通滤波电路及A/D转换器，提高了产品成本，且增加了电路尺寸，使得电路小型化难以实现。综上，现有的光功率检测方法都是通过增加额外的器件从原有光纤陀螺信号通路中引出信号进行检测，这些方法一方面会影响光纤陀螺性能，另一方面增加了系统的复杂度，从而降低了系统的可靠性，增加了系统的成本与体积，并不适用于对性能、可靠性、成本和体积都要求较高的空间用光纤陀螺中。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法及装置，对光纤陀螺信号通路不产生干扰，不需要额外增加器件的光纤陀螺光路功率检测方法，从而在不影响光纤陀螺性能的情况下，降低了系统的复杂度，减少了系统的成本与体积。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一方面，本专利技术提出了一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法，所述方法包括以下步骤：使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制；根据调制后干涉信号的强度获得光路功率。进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，还包括以下步骤：根据调制后干涉信号的强度获得光纤陀螺转速误差。进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制包括：使用四分频四态调制信号对光纤环内的每个周期内的顺时针光波和逆时针光波调制。进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，使用四分频四态调制信号对光纤环内的每个周期内的顺时针光波和逆时针光波调制包括以下步骤：步骤1：对光纤环内的顺时针光波进行π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PA；步骤2：对光纤环内的顺时针光波进行3π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PB；步骤3：对光纤环内的顺时针光波进行3π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行3π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PC；步骤4：对光纤环内的顺时针光波进行-π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行3π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PD；步骤5：对光纤环内的顺时针光波进行-π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行-π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PE；步骤6：对光纤环内的顺时针光波进行-3π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行-π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PF；步骤7：对光纤环内的顺时针光波进行-3π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行-3π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PG；步骤8：对光纤环内的顺时针光波进行π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行-3π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PH。进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，根据调制后干涉信号的强度获得光路功率包括：根据信号强度PA、信号强度PE、信号强度PD和信号强度PH得到光路功率。进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，光路功率的计算公式为：|ΔP2|＝|PA+PE–PD–PH|＝2P0，其中，P0为光路功率。进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，根据调制后干涉信号的强度获得光纤陀螺转速误差包括：根据信号强度PB、信号强度PF和光路功率得到光纤陀螺转速误差。进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法中，光纤陀螺转速误差的计算公式为：|ΔP1|＝|PB-PF|＝|2P0sinΔφs|，其中，P0为光路功率。另一方面，本专利技术还提出了一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测装置，该装置包括：光波调制模块，用于使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制；光路功率计算模块，用于根据调制后干涉信号的强度获得光路功率。进一步地，上述基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测装置中，还包括：光纤陀螺转速误差计算模块，用于根据调制后干涉信号的强度获得光纤陀螺转速误差。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：本专利技术通过设计特殊的四分频四态调制算法，在不对光纤陀螺原有信号通路造成干扰和不增加额外器件的前提下，使得光纤陀螺输出干涉信号中除了包含角速率误差外，还包含反映光源输出功率大小的信号，通过采集调制周期内特定状态信号即可解调出光功率信息。从而不需要额外增加器件的光纤陀螺光路功率检测方法，在不影响光纤陀螺性能的情况下，降低了系统的复杂度，减少了系统的成本与体积。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制；根据调制后干涉信号的强度获得光路功率。

【技术特征摘要】
1.一种基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制；根据调制后干涉信号的强度获得光路功率。2.根据权利要求1所述的基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：根据调制后干涉信号的强度获得光纤陀螺转速误差。3.根据权利要求1或2所述的基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法，其特征在于：使用四分频四态调制信号对光纤环内的顺时针光波和逆时针光波调制包括：使用四分频四态调制信号对光纤环内的每个周期内的顺时针光波和逆时针光波调制。4.根据权利要求3所述的基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率检测方法，其特征在于：使用四分频四态调制信号对光纤环内的每个周期内的顺时针光波和逆时针光波调制包括以下步骤：步骤1：对光纤环内的顺时针光波进行π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PA；步骤2：对光纤环内的顺时针光波进行3π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PB；步骤3：对光纤环内的顺时针光波进行3π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行3π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PC；步骤4：对光纤环内的顺时针光波进行-π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行3π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PD；步骤5：对光纤环内的顺时针光波进行-π/4相位调制，同时对光纤环内的逆时针光波进行-π/4调制，持续时间为一个光纤环渡越时间，提取顺时针光波和逆时针光波干涉后输出信号强度，记为PE；步骤6：对光纤环内的顺时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，赵亚飞，周益，滕飞，杨博，张宇飞，付明睿，孙丽，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11