【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陀螺仪，尤其涉及一种光纤陀螺及光纤陀螺信号解算方法。
技术介绍
1、在惯性导航系统中、陀螺仪一直是最核心的惯性装置，其中光纤陀螺作为一种经典的陀螺仪，因其具有高可靠性、高精度受到了广泛地关注。特别是进入21世纪来，光纤陀螺在绕环技术、信号处理以及软件算法上取得重大突破，其逐步实现了小型化、高精度、大批量的生产。在目前广泛使用的光纤陀螺中，绝大部分为干涉型数字闭环光纤陀螺，这种光纤陀螺因精度高、可靠性高而应用广泛。
2、正是因为目前广泛应用的光纤陀螺基本都是采用数字闭环方案，是利用数字阶梯波结合y波导完成光路的调制利用数字阶梯波结合y波导完成光路的调制。因此需要有数模转换电路、阶梯波生成电路以及额外的旁路电路完成整个信号的转换。
3、然而，面对成本要求以及国外器件采购的限制，干涉型数字闭环光纤陀螺的da转换电路、阶梯波调制电路以及对应的旁路电路带来了很大的成本压力。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种光纤陀螺及光纤陀螺信号解算方法，用以解决现有技术中的缺陷，实现结构相对简单，成本低廉，无需数模转换电路、阶梯波生成电路以及额外的旁路电路的光纤陀螺。同时，本专利技术能够实现获取多种复杂环境下的原始数据，使光纤陀螺设备的输出能无限接近于真实输出，具备十分可观的应用前景。
2、第一方面，本专利技术提供一种光纤陀螺，包括光源、耦合器、调制器、光纤环圈、探测器、温度传感器、电信号处理模块和数据处理模块；
3、所述光源产生的光信号经由
4、所述探测器，用于对所述干涉信号进行相位差异检测，生成感应电信号；
5、所述温度传感器，用于获取所述光纤环圈的温度数据，并发送至所述数据处理模块；
6、所述电信号处理模块，用于获取所述感应电信号进行放大、滤波和a/d转换获得数字电压信号；
7、所述数据处理模块，用于基于数字电压信号和温度数据构建陀螺数据处理模型，还用于对数字电压信号进行分析处理获得光纤陀螺的输出信号。
8、根据所述的光纤陀螺，所述调制器为固定相位调制器，采用固定相位调制。
9、根据所述的光纤陀螺，所述电信号处理模块包括依次连接的放大滤波电路和ad采集电路。
10、根据所述的光纤陀螺，所述数据处理模块包括fpga或cpld或单片机。
11、第二方面，本专利技术还提供一种光纤陀螺信号解算方法，应用第一方面任一项所述的光纤陀螺，包括：
12、对所述数字电压信号进行特征提取和第一预处理获得第一特征信号；
13、获取所述温度数据进行第二预处理获得第二特征信号和第三特征信号；
14、基于所述第一特征信号、第二特征信号和第三特征信号构建陀螺数据处理模型；
15、将所述数字电压信号输入陀螺数据处理模型，输出所述光纤陀螺的输出数据。
16、根据所述的信号解算方法，所述第一预处理的步骤包括：
17、基于所述数字电压信号进行归一化处理确定第一特征信号；
18、其中，所述第一特征信号的确定方式如下：
19、；
20、 xi为第一特征信号； vi为角速率为 i时，对应的数字电压值；为最大正负角速率下对应电压值的绝对值均值。
21、根据所述的信号解算方法，所述第二预处理的步骤包括：
22、基于所述温度数据进行归一化处理确定第二特征信号和第三特征信号；
23、其中，所述第二特征信号和第三特征信号的确定方式如下：
24、；
25、 ti为第二特征信号，具体为角速率为 i时，所对应时刻的温度归一化幅值； ti为第三特征信号，具体为角速率为 i时，所对应时刻的当前时刻温度变化率。
26、根据所述的信号解算方法，所述基于所述第一特征信号、第二特征信号和第三特征信号构建陀螺数据处理模型的步骤包括：
27、确定隐含层层数、神经元个数、激活函数和误差评估函数获得初始神经网络模型；
28、基于所述第一特征信号、第二特征信号和第三特征信号对所述初始神经网络模型进行模型训练，获得陀螺数据处理模型。
29、根据所述的信号解算方法，所述激活函数采用双曲正切函数。
30、根据所述的信号解算方法，所述误差评估函数采用如下形式：
31、；
32、其中， yi为模型训练后的输出， yi为对应数据的标签。
33、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
34、（1）本专利技术提供了一种光纤陀螺，该光纤陀螺主要依赖电信号处理模块和数据处理模块来完成主要功能，相较于传统的数字闭环调制及解调光纤陀螺，本专利技术无需额外设计d/a转换电路以及阶梯波调制电路，光纤陀螺结构相对简单，可以替换光路中y波导为固定相位调制器，省去了电路闭环反馈部分，本专利技术不需要数模转换电路、阶梯波生成电路以及额外的旁路电路，因此原材料成本大大降低，具备大批量生产的能力，具备更加简单的结构、更低的成本以及易于装配等优点。
35、（2）本专利技术提供的光纤陀螺主要基于电信号处理模块和搭载了陀螺数据处理模型的数据处理模块实现光纤陀螺的信号输出，该模型在固定角速率输入的前提下，可以获取的用于模型训练和验证的数据非常多，因此模型能够被充分训练。同时，训练参数中包含了温度信息以及温度变化信息，这进一步有利于模型的准确性和适用性。同时，模型的参数调整方法具备简单清晰且成熟可靠的有限，有利于工程实际应用。
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1.一种光纤陀螺，其特征在于，包括光源、耦合器、调制器、光纤环圈、探测器、温度传感器、电信号处理模块和数据处理模块；
2.根据权利要求1所述的光纤陀螺，其特征在于，所述调制器为固定相位调制器，采用固定相位调制。
3.根据权利要求1所述的光纤陀螺，其特征在于，所述电信号处理模块包括依次连接的放大滤波电路和AD采集电路。
4.根据权利要求1所述的光纤陀螺，其特征在于，所述数据处理模块包括FPGA或CPLD或单片机。
5.一种光纤陀螺信号解算方法，应用于权利要求1-4任一项所述的光纤陀螺，包括：
6.根据权利要求5所述的信号解算方法，其特征在于，所述第一预处理的步骤包括：
7.根据权利要求5所述的信号解算方法，其特征在于，所述第二预处理的步骤包括：
8.根据权利要求5所述的信号解算方法，其特征在于，所述基于所述第一特征信号、第二特征信号和第三特征信号构建陀螺数据处理模型的步骤包括：
9.根据权利要求8所述的信号解算方法，其特征在于，所述激活函数采用双曲正切函数。
10.根据权利要
...【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺，其特征在于，包括光源、耦合器、调制器、光纤环圈、探测器、温度传感器、电信号处理模块和数据处理模块；
2.根据权利要求1所述的光纤陀螺，其特征在于，所述调制器为固定相位调制器，采用固定相位调制。
3.根据权利要求1所述的光纤陀螺，其特征在于，所述电信号处理模块包括依次连接的放大滤波电路和ad采集电路。
4.根据权利要求1所述的光纤陀螺，其特征在于，所述数据处理模块包括fpga或cpld或单片机。
5.一种光纤陀螺信号解算方法，应用于权利要求1-4任一项所述的光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩体壮，万冬冬，杜爽，张正鹏，邓卫林，彭志强，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：
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