一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，包括电连接的整形电路、FPGA、数字信号处理器和依次电连接的抖动反馈信号放大电路、相位调理电路、模数转换器，FPGA的输出端与模数转换器的输入端电连接，模数转换器的输出端与数字信号处理器的输入端电连接。本实用新型专利技术将激光陀螺输出信号整形后转为脉冲信号后进行鉴向倍频，再将激光陀螺的反馈抖动信号放大后移相再180

【技术实现步骤摘要】
一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置


[0001]本技术涉及测量测试
，具体涉及一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置。

技术介绍

[0002]激光陀螺(RLG)是激光技术和Sagnac效应相结合产生的高性能角速率敏感元件。与传统机电陀螺相比，环形激光陀螺具有动态范围宽、比例因子线性度好、启动迅速、对加速度不敏感等一系列优点，是捷联惯性系统的理想元件，在航海、航空、航天和陆地等领域具有广泛应用。激光陀螺利用Sagnac效应,在环形光路中,沿顺、逆时针方向相对运行的两束光的光程差与该环形光路相对于惯性空间的转动速率成线性关系。当转动速率很小时，激光陀螺输出会出现死区，称闭锁效应。因此二频机抖激光陀螺通过机械抖动偏频方案来解决闭锁效应问题。由于输出信号中引入了抖动偏频，在实际工程中测量惯性空间转动角速率需要去除抖动偏频信号。这就是机抖激光陀螺需要进行信号解调原因。
[0003]激光陀螺信号的解调设计就是采用恰当的方法，对两路信号进行判向与计数，得到总的输出脉冲信号，然后再扣除掉了偏频引起的频差和零位漂移引起的频差从而解调出待测转速及其转动方向。扣除抖动偏频的频差通常采用的技术有整周期采样和数字滤波两种方案。
[0004]整周期采样缺点是不能有效消除抖动的随机抖动幅度和其它一些因素引起的噪声；采样周期很难做到与激光陀螺的实际偏频换向周期的严格一致；捷联惯导系统需要定时采样和导航计算，定时采样无法做到与三轴的激光陀螺机抖频率一致。
[0005]数字滤波方法缺点是数字计算量比较大，对系统硬件提出了比较高的要求。同时由于数字滤波器会导致频域和时域发生改变，导致系统的姿态实时性产生了滞后。

技术实现思路

[0006]本技术是为了解决消除抖动偏频信号的问题，提供一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，将激光陀螺输出信号整形后转为脉冲信号后进行鉴向倍频，再将激光陀螺的反馈抖动信号放大后移相再 180
°
反相使其相位一致后转成数字信号，使用数字信号处理器采样和处理后实现抖动实时解调，不但可以有效消除抖动偏频信号，还可以保证惯性导航系统实时性,能有效克服整周采样方法和滤字滤波方法的缺点，满足激光陀螺惯导系统在不同使用环境的陀螺信号解调功能。
[0007]本技术提供一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，包括电连接的整形电路、FPGA、数字信号处理器和依次电连接的抖动反馈信号放大电路、相位调理电路、模数转换器，FPGA的输出端与模数转换器的输入端电连接，模数转换器的输出端与数字信号处理器的输入端电连接；
[0008]整形电路包括分压电阻和比较器，分压电阻的数量为2个；
[0009]FPGA包括电连接的鉴向倍频电路和可逆计数器，鉴向倍频电路的输入端与整形电
路的输出端电连接，可逆计数器的输出端与数字信号处理器的输入端和模数转换器的输入端均电连接；
[0010]抖动反馈信号放大电路包括放大器；
[0011]相位调理电路包括依次电连接的移相器电路和反相放大电路，反相放大电路的输出端与模数转换器的输入端电连接。
[0012]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，整形电路的输出端包括第一整形电路输出端、第二整形电路输出端和整形电路时钟输出端口；
[0013]鉴向倍频电路包括与第一整形电路输出端依次电连接的第一D触发逻辑电路、第二D触发逻辑电路，与第二整形电路输出端的依次电连接的第三D触发逻辑电路、第四D触发逻辑电路，与第一D触发逻辑电路输出端和第四D触发逻辑电路输出端均电连接的第一鉴向倍频电容、与第二D触发逻辑电路输出端和第三D触发逻辑电路输出端均电连接的第二鉴向倍频电容和分别与第一鉴向倍频电容、第二鉴向倍频电容的输出端均电连接的第一非门、第二非门，第一非门和第二非门的输出端均与可逆计数器的输入端电连接，第一D触发逻辑电路、第二D触发逻辑电路、第三D触发逻辑电路和第四D触发逻辑电路的时钟输入端口均与整形电路时钟输出端口电连接。
[0014]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，可逆计数器的采样率为4KHZ。
[0015]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，抖动反馈信号放大电路包括仪表放大器，反馈抖动差分信号JD1的输出端与仪表放大器的负输入脚连接，反馈抖动差分信号 JD2的输出端与仪表放大器的正输入脚连接，仪表放大器设置增益电阻R3，仪表放大器的输出端与移相器电路的输入端电连接。
[0016]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，移相器电路包括双通道低噪声放大器、第一移相电容和第二移相电容。
[0017]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，反相放大电路包括第一电阻和第二电阻，反相放大电路的放大器为双通道低噪声放大器的另一通道。
[0018]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，模数转换器的OS0引脚和OS2引脚均设置为0，模数转换器的OS1引脚设置为1。
[0019]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，模数转换器的RANGE引脚与3.3V相连、设置为1。
[0020]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，模数转换器的PAR引脚与地相连、设置为0并采用并口通信，模数转换器的CONVSTA引脚和CONVSTB两个引脚均与FPGA的输出端相连。
[0021]本技术所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，作为优选方式，还包括与数字信号处理器的输出端电连接的导航计算机。
[0022]本技术实现的原理：
[0023]抖动反馈信号与激光陀螺输出数据中抖动偏频部份是幅度比恒定，相位差固定的线性关系，通过A/D采集抖动反馈信号得到与激光陀螺输出信号中的抖动偏频部分脉冲成
线性关系的值，从而达到抖动信号解调的目的。
[0024]本技术实现的步骤：
[0025]本技术实现步骤主要包括激光陀螺信号整形、FPGA实现鉴向倍频计数、抖动角速率信号调理、AD信号采集、数据解调部份。
[0026]一、激光陀螺信号整形电路设计
[0027]由于机抖激光陀螺惯导系统包含三轴陀螺，三轴原理功能完全一致，本技术仅以一轴设计为例描述实施步骤。
[0028]激光陀螺输出相位差90
°
的SIN、COS信号，这两个信号就是激光陀螺输出的转动角速度信号，包含了抖动偏频信号、惯性空间转动的角速度信号、零偏信号。SIN、COS信号首先与两个分压电阻相连，然后再与高速比较器HAI
‑
4900构成回滞比较器，把小幅度的模拟信号变成TTL脉冲信号供FPGA作为激光陀螺角速率数字信号输入。
[0029]二、FPGA实现鉴向倍频计数
[0030]由于输入的SIN、COS信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，其特征在于：包括电连接的整形电路(1)、FPGA(2)、数字信号处理器(3)和依次电连接的抖动反馈信号放大电路(4)、相位调理电路(5)、模数转换器(6)，所述FPGA(2)的输出端与所述模数转换器(6)的输入端电连接，所述模数转换器(6)的输出端与所述数字信号处理器(3)的输入端电连接；所述整形电路(1)包括分压电阻和比较器，所述分压电阻的数量为2个；所述FPGA(2)包括电连接的鉴向倍频电路(21)和可逆计数器(22)，所述鉴向倍频电路(21)的输入端与所述整形电路(1)的输出端电连接，所述可逆计数器(22)的输出端与所述数字信号处理器(3)的输入端和所述模数转换器(6)的输入端均电连接；所述抖动反馈信号放大电路(4)包括放大器；所述相位调理电路(5)包括依次电连接的移相器电路(51)和反相放大电路(52)，所述反相放大电路的输出端与所述模数转换器(6)的输入端电连接。2.根据权利要求1所述的一种新型二频机抖激光陀螺信号解调装置，其特征在于：所述整形电路(1)的输出端包括第一整形电路输出端、第二整形电路输出端和整形电路时钟输出端口；所述鉴向倍频电路(21)包括与所述第一整形电路输出端依次电连接的第一D触发逻辑电路(211)、第二D触发逻辑电路(212)，与所述第二整形电路输出端的依次电连接的第三D触发逻辑电路(213)、第四D触发逻辑电路(214)，与所述第一D触发逻辑电路(211)输出端和所述第四D触发逻辑电路(214)输出端均电连接的第一鉴向倍频电容(215)、与所述第二D触发逻辑电路(212)输出端和所述第三D触发逻辑电路(213)输出端均电连接的第二鉴向倍频电容(216)和分别与所述第一鉴向倍频电容(215)、所述第二鉴向倍频电容(216)的输出端均电连接的第一非门(217)、第二非门(218)，所述第一非门(217)和所述第二非门(218)的输出端均与所述可逆计数器(22)的输入端电连接，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明中，潘凯，
申请(专利权)人：北京神导科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：