基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法及系统，包括：生成符合余弦函数模型的余弦数据；通过构建的余弦反馈机制模型对生成的余弦数据进行切尖峰脉冲处理，生成符合四态方波的陀螺角速率原始数据，并作为输入数据发送至待测光纤陀螺FPGA；待测光纤陀螺FPGA对接收到的陀螺角速率原始数据进行调制后，作为输出数据；打印输出数据中包含陀螺角速率的txt文件；在读取到txt文件中有陀螺数据更新，且所述输入数据和所述输出数据呈现非线性的对应关系时，对下一次输入的陀螺数据进行反馈更新。本发明专利技术中，整个数字闭环测试的工作过程都在统一的时序控制下完成，能够测试不同输出时序的光纤陀螺，实现方法简单快捷，通用性强。通用性强。通用性强。

【技术实现步骤摘要】
基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及光纤陀螺软件测试
，更具体的说是涉及一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法及系统。

技术介绍

[0002]三轴光纤陀螺用于测量弹体、卫星、飞艇的角速率，能同时敏感空间3个正交方向的角速率。其FPGA软件数字系统是一个统一的整体，各部分的工作都是在同步的状态下进行的，必须保持严格的相位关系，否则将导致整个系统混乱，使系统无法工作。
[0003]目前，三轴光纤陀螺FPGA软件测试方法一般采用对光纤陀螺原始数据进行连续采集调制，然后测试陀螺输出数据的方法进行测试。该方法测试时间较长，需要进行时序对准，数据平滑，各部分时序关系与测试数据之间存在延迟，不能直观、真实体现时序关系与测试数据之间的对应关系。
[0004]因此，如何提供一种使整个数字闭环测试的工作过程都在统一的时序控制下完成的基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法及系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法及系统，整个数字闭环测试的工作过程都在统一的时序控制下完成，能够测试不同输出时序的光纤陀螺，实现方法简单快捷，通用性强。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法，包括：通过Matlab软件生成符合余弦函数模型的余弦数据；构建余弦反馈机制Verilog模型；通过所述余弦反馈机制Verilog模型对生成的余弦数据进行切尖峰脉冲处理，生成符合四态方波的陀螺角速率原始数据，并作为输入数据发送至待测光纤陀螺FPGA；待测光纤陀螺FPGA对接收到的陀螺角速率原始数据进行调制后，作为输出数据；打印所述输出数据中包含陀螺角速率的Data_out.txt文件；在读取到Data_out.txt文件中有陀螺数据更新，且所述输入数据和所述输出数据呈现非线性的对应关系时，更新的陀螺数据对下一次输入的陀螺数据进行反馈更新；使用Matlab模拟光纤陀螺四态方波调制算法，输入同一组陀螺原始数据进行调制，将Matlab输出的调制后的陀螺数据与Data_out.txt文件进行比对，验证经待测光纤陀螺FPGA输出的调制后的陀螺数据是否符合陀螺要求。
[0007]进一步的，在上述一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法中，在所述通过Matlab软件生成符合余弦函数模型的余弦数据之前，还包括：对光纤陀螺的X、Y、Z轴进行自动切换。
[0008]进一步的，在上述一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法中，还包括，在接收到触发信号上升沿后，锁存数据，并在上升沿后0.5ms内完成所有数据的发送和传输。
[0009]进一步的，在上述一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法中，所述余弦反馈机制Verilog模型采用四个调制状态量代替方波偏置调制，有四个不同的偏置量；四个偏置量的调制相位分别为：π+φ、φ、0和π，每个偏置量的作用时间为半个T周期；对输入的余弦数据T时间外的尖峰信号进行切除处理，门控信号频率为1/2个调制周期，在门控信号触发下滤除余弦响应脉冲后得到陀螺角速率原始参数。
[0010]进一步的，在上述一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法中，利用下式生成符合余弦函数模型的余弦数据，并将所述余弦数据以cos_signed.txt的形式保存使用：使用：表示余弦波形幅度；表示旋转角速度产生的相移。
[0011]进一步的，在上述一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法中，所述在读取到Data_out.txt文件中有陀螺数据更新，且待测光纤陀螺FPGA的输入数据和输出数据呈现非线性的对应关系时，对下一次输入的陀螺数据进行反馈更新，包括：当监控到有陀螺数据更新且所述输入数据与所述输出数据保持非线性的对应关系时，对下一次所述余弦反馈机制Verilog模型输出的陀螺角速率原始数据进行切尖峰反馈处理；所述输入数据与所述输出数据呈现非对应关系时，输出“Data error”，并停止输出数据；当检测到数据停止输出时，对本次数据重新进行切尖峰处理，直到所述输入数据与所述输出数据再次保持非线性的对应关系时，继续开始数据输出。
[0012]进一步的，在上述一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法中，输入数据与输出数据的非线性度的计算公式为：K=max|（Data(i+1)
‑
Data(i)
‑
L(i))/|Max(Ds)||，i=1,2,3，
……
；其中，Data为采集数据，Ds为调制后数据，L为对调制后的数据进行一阶线性拟合得到的拟合直线，i表示采集的数据个数。
[0013]本专利技术还公开一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试系统，包括：余弦数据生成模块，通过Matlab软件生成符合余弦函数模型的余弦数据；切尖峰脉冲处理模块，用于通过构建好的余弦反馈机制Verilog模型对生成的余弦数据进行切尖峰脉冲处理，生成符合四态方波的陀螺角速率原始数据，并作为输入数据发送至待测光纤陀螺FPGA；文件生成模块，用于打印经待测光纤陀螺FPGA调制后的所述输出数据中包含陀螺角速率的Data_out.txt文件；反馈更新模块，用于在读取到Data_out.txt文件中有陀螺数据更新，且所述输入数据和所述输出数据呈现非线性的对应关系时，更新的陀螺数据对下一次输入的陀螺数据进行反馈更新；验证模块，用于使用Matlab模拟光纤陀螺四态方波调制算法，输入同一组陀螺原始数据进行调制，将Matlab输出的调制后的陀螺数据与Data_out.txt文件进行比对，验证
经待测光纤陀螺FPGA输出的调制后的陀螺数据是否符合陀螺要求。
[0014]进一步的，在上述一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试系统中，还包括：陀螺通道控制单元，用于对光纤陀螺的X、Y、Z轴进行自动切换。
[0015]进一步的，在上述一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试系统中，还包括：串口接收单元，用于在接收到触发信号上升沿后，锁存数据，并在上升沿后0.5ms内完成所有数据的发送和传输。
[0016]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法及系统，具有以下有益效果：1.本专利技术通过余弦反馈机制Verilog模型生成符合四态方波的数据，通过反馈回路不断补偿下一次输入的陀螺原始数据进行数据更新，不需要外部采集系统进行数据采集，具有良好的数据实时性，采集速度快，测试数据没有延迟，反馈回路可以保证输入数据与输出数据保持非线性的对应关系，实现陀螺数据输入与输出的闭环控制；2.在符合GJB 2426A
‑
2015光纤陀螺仪测试方法要求的数据标准情况下，本专利技术通用性强，解决了不同输出时序的光纤陀螺闭环控制FPGA软件和硬件设计的完备性，便于构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法，其特征在于，包括：构建余弦反馈机制Verilog模型；通过Matlab软件生成符合余弦函数模型的余弦数据；通过所述余弦反馈机制Verilog模型对生成的余弦数据进行切尖峰脉冲处理，生成符合四态方波的陀螺角速率原始数据，并作为输入数据发送至待测光纤陀螺FPGA；待测光纤陀螺FPGA对接收到的陀螺角速率原始数据进行调制后，作为输出数据；打印所述输出数据中包含陀螺角速率的Data_out.txt文件；在读取到Data_out.txt文件中有陀螺数据更新，且所述输入数据和所述输出数据呈现非线性的对应关系时，更新的陀螺数据对下一次输入的陀螺数据进行反馈更新；使用Matlab模拟光纤陀螺四态方波调制算法，输入同一组陀螺原始数据进行调制，将Matlab输出的调制后的陀螺数据与Data_out.txt文件进行比对，验证经待测光纤陀螺FPGA输出的调制后的数据是否符合陀螺要求。2.根据权利要求1所述的一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法，其特征在于，在所述通过Matlab软件生成符合余弦函数模型的余弦数据之前，还包括：对光纤陀螺的X、Y、Z轴进行自动切换。3.根据权利要求1所述的一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法，其特征在于，还包括：在接收到触发信号上升沿后，锁存数据，并在上升沿后0.5ms内完成所有数据的发送和传输。4.根据权利要求1所述的一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法，其特征在于，所述余弦反馈机制Verilog模型采用四个调制状态量代替方波偏置调制，有四个不同的偏置量；四个偏置量的调制相位分别为：π+φ、φ、0和π，每个偏置量的作用时间为半个T周期；对输入的余弦数据T时间外的尖峰信号进行切除处理，门控信号频率为1/2个调制周期，在门控信号触发下滤除余弦响应脉冲后得到陀螺角速率原始参数。5.根据权利要求1所述的一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法，其特征在于，利用下式生成符合余弦函数模型的余弦数据，并将所述余弦数据以cos_signed.txt的形式保存使用：signed.txt的形式保存使用：表示余弦波形幅度；表示旋转角速度产生的相移。6.根据权利要求1所述的一种基于余弦反馈机制的光纤陀螺FPGA闭环测试方法，其特征在于，所述在读取到Data_out.txt文件中有陀螺数据更新，且待测光纤陀螺FPGA的输入数据和输出数据呈现非线性的对应关系时，对下一次输入的陀螺数据进行反馈更新，包括：当监控到有陀螺数...

【专利技术属性】
技术研发人员：路云峰，贾杨，常亮，王世海，刘斌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：