專利名稱：光纖陀螺輔助設計方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖陀螺技術領域，尤其涉及一種光纖陀螺的輔助設計方法及 裝置。
背景技術：
目前，在光纖陀螺硬件的設計開發(fā)過程中，需要對光纖陀螺系統(tǒng)的輸出數(shù) 據(jù)進行分析，以便根據(jù)分析結果設計出符合要求的光纖陀螺硬件，同時對于精 度更高的光纖陀螺的硬件來說，各元器件的參數(shù)變化對光纖陀螺性能的影響也 是必須要分析的內(nèi)容。
而在光纖陀螺系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)更新的步長為光在光纖環(huán)中的渡越時間，將此
時間長度設為r,例如對于500米光纖來說，r大約為2.5微秒。在這么短的時間
內(nèi)，是很難通過硬件通信電路來實時得到光纖陀螺系統(tǒng)每個r的輸出數(shù)據(jù)的， 只能通過將輸出數(shù)據(jù)累加幾百次甚至幾千次后，再傳送給硬件電路輸出，而對 這樣的輸出數(shù)據(jù)進行分析設計是無法符合需求的，這對光纖陀螺的設計開發(fā)來 說，是急需解決的問題。
同時，在千分之一以及更高精度的光纖陀螺的研制過程中，如果單純的依 靠經(jīng)驗也是無法準確的分析出各元器件的參數(shù)變化是如何影響光纖陀螺的性 能的，這樣就給光纖陀螺元器件的參數(shù)選型以及高精度高性能光纖陀螺的研制 帶來了困難。
綜上所述，在實現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問
題現(xiàn)有的光纖陀螺的設計開發(fā)過程中，無法實時的得到并分析光纖陀螺系統(tǒng)
中每個r的輸出數(shù)據(jù)，也無法準確的分析出各元器件的參數(shù)對光纖陀螺性能的
影響，從而無法滿足高精度光纖陀螺的設計需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施方式所要解決的技術問題在于提供一種光纖陀螺的輔助設計 方法及裝置，能夠?qū)崟r的得到并分析光纖陀螺系統(tǒng)中每個r的輸出數(shù)據(jù)，同時 也能夠準確的分析出各元器件的參數(shù)對光纖陀螺性能的影響，從而滿足高精度 光纖陀螺的設計需求。
本發(fā)明實施方式是通過以下技術方案實現(xiàn)的 一種光纖陀螺輔助設計方法，包括
調(diào)用預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫中的各元器件，按照所設置的設計 需求將所述各元器件組成光纖陀螺系統(tǒng)；
運行所述各元器件的仿真程序，模擬出所述設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)； 對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理。 所述預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫，進一步包括 根據(jù)光纖陀螺的硬件組成結構，預先建立光路元器件和電路元器件數(shù)據(jù)庫。
所述的設計需求包括模擬光纖陀螺的靜態(tài)測試、振動測試、標度因數(shù)標
定或溫度測試的功能。
在所述模擬出所述設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)之后，還包括 調(diào)整所述各元器件的性能指標參數(shù)，分析處理所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸
出數(shù)據(jù)的變化。
對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理，具體包括
對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析計算，并實時輸出參數(shù)變量 的變化曲線以及參數(shù)變量當前時刻的值。
在對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理之后，還包括
將分析處理的結果實時的顯示輸出。
本發(fā)明實施方式還提供了一種光纖陀螺輔助設計裝置，包括
元器件調(diào)用單元，用于調(diào)用預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫中的各元器
件，并按照所設置的設計需求將所述各元器件組成光纖陀螺系統(tǒng)；
模擬程序單元，用于運行所述各元器件的仿真程序，模擬出所述設計需求
下的光纖陀螺系統(tǒng)；
分析處理單元，用于對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理。 所述裝置中還包括
元器件數(shù)據(jù)庫建立單元，用于根據(jù)所述光纖陀螺的硬件組成結構，建立光 路元器件和電路元器件數(shù)據(jù)庫。 所述裝置中還包括
參數(shù)調(diào)整單元，用于調(diào)整所述各元器件的性能指標參數(shù)； 在所述參數(shù)調(diào)整單元調(diào)整所述各元器件的性能指標參數(shù)之后，由所述分析 處理單元分析處理所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)的變化。 所述裝置中還包括
顯示tr出。
由上述所提供的技術方案可以看出，首先通過調(diào)用預先建立的光纖陀螺元 器件數(shù)據(jù)庫中的各元器件，按照所設置的設計需求將所述各元器件組成光纖陀 螺系統(tǒng)；然后再運行所述各元器件的仿真程序，^t擬出所述設計需求下的光纖 陀螺系統(tǒng)；最后再對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理。能夠?qū)?時的得到并分析光纖陀螺系統(tǒng)中每個r的輸出數(shù)據(jù)，這樣就可以利用仿真模擬 的方式對光纖陀螺系統(tǒng)的性能進行分析，同時也能夠準確的分析出各元器件的 參數(shù)對光纖陀螺性能的影響，從而滿足高精度光纖陀螺的設計需求。


圖1為本發(fā)明實施方式所述方法的流程示意圖2為本發(fā)明實施方式所述裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施方式提供了一種光纖陀螺的輔助設計方法及裝置，首先通過調(diào) 用預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫中的各元器件，按照所選定的設計需求將 這些各元器件組成符合需求的光纖陀螺系統(tǒng)，這里所述的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù) 庫是按照光纖陀螺的硬件組成結構，預先建立好的光路元器件和電路元器件數(shù)
據(jù)庫；然后再利用軟件運行所述各元器件的仿真程序，這樣就可以模擬出所述 設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)，這里所述的仿真程序可以是利用高計算性能的編 程語言來實現(xiàn)，例如〇++語言，或是其他支持面向?qū)ο蟮木幊陶Z言；在模擬出 所述設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)之后，就可以實時的得到所述光纖陀螺系統(tǒng)的 仿真輸出數(shù)據(jù)，以上所述的光纖陀螺可以是干涉式光纖陀螺，也可以是諧振式 光纖陀螺。
在得到所述的仿真輸出數(shù)據(jù)之后，就可以對所得到的仿真輸出數(shù)據(jù)進行相 應的分析處理，如果需要的話，還可以將分析處理的結果實時的顯示輸出，供 研究人員進行分析。通過以上技術方案的實施，就能夠?qū)崟r的得到并分析光纖 陀螺系統(tǒng)中每個r的輸出數(shù)據(jù)，同時也能夠準確的分析出各元器件的參數(shù)對光 纖陀螺性能的影響，從而滿足高精度光纖陀螺的設計需求，彌補光纖陀螺硬件 設計靈活性不足的缺點，并縮短硬件開發(fā)的周期，對高精度光纖陀螺的開發(fā)研 究具有很高的實用價值。
為更好的描述本發(fā)明實施方式，現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行 說明，如圖1所示為所述方法的流程示意圖，所述方法包括
步驟11:調(diào)用各元器件，組成光纖陀螺系統(tǒng)。
具體來說，在進行光纖陀螺的輔助分析設計時，首先可以利用特定的功能 模塊調(diào)用光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫中的各元器件，將所述各元器件按照所設置的 設計需求組成光纖陀螺系統(tǒng)。
以上所述的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫可以是根據(jù)光纖陀螺的硬件組成結構
而預先建立的，這里光纖陀螺的硬件組成主要是包括光路元器件和電路元器 件，所以預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫中就包括有光路元器件的模型數(shù)據(jù) 和電路元器件的模型數(shù)據(jù)。其中光路元器件還可以具體包括光源器件、耦合器
器件、波導器件和光纖環(huán)器件等；電路元器件還可以具體包括探測器器件、前 放濾波電路器件、AD轉(zhuǎn)換器件、數(shù)據(jù)處理器件、DA轉(zhuǎn)換器件以及DA轉(zhuǎn)換驅(qū)動 器件等，具體元器件的選用要根據(jù)輔助設計的實際需要在相應的各元器件數(shù)據(jù) 庫中進行調(diào)用。
另外，其中各模型數(shù)據(jù)的仿真程序可以利用高計算性能的編程語言來實
現(xiàn)，例如0++語言，或是其他支持面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言等，這樣就可以大 大提高模型的可重用性，并且適應二次開發(fā)的要求。
另外，以上所述的設計需求可以由研究開發(fā)人員來進行設置的，也可以是 由特定的功能模塊自動生成的設計需求，所述的設計需求可以是模擬光纖陀螺 的靜態(tài)測試，也可以是模擬光纖陀螺的振動測試、標度因數(shù)標定或溫度測試等。 如果對設計需求進一步劃分的話，可以分為開環(huán)光纖陀螺的設計需求和閉環(huán)光 纖陀螺的設計需求，其中開環(huán)光纖陀螺的設計需求可以是分離開環(huán)光路輸出的 信號項和誤差項，也可以是分析各元器件參數(shù)對信號輸出的影響，或仿真分析 方波調(diào)制頻率不準時對開環(huán)光路的影響等；而閉環(huán)光纖陀螺的設計需求可以是 模擬振動輸出、靜態(tài)測試、標度因數(shù)標定、溫度測試或分析各元器件參數(shù)對系 統(tǒng)輸出的影響等，具體的設計需求可以根據(jù)實際情況來進行設置。
步驟12:運行仿真程序，模擬設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)。
具體來說，是在執(zhí)行上述步驟11的操作之后，就可以運行所述各元器件的 仿真程序，模擬出在所述設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)。這里所述的對仿真程序 的運行，可以是由特定的功能模塊來完成的，所述特定的功能模塊可以是包含 CPU等計算能力芯片的功能實體。
步驟13:對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理。
具體來說，在執(zhí)行步驟12的操作之后，就可以收集到所述光纖陀螺系統(tǒng)的 仿真輸出數(shù)據(jù)，然后就可以對所收集到的仿真輸出數(shù)據(jù)進行相應的分析處理。 由于這里的仿真輸出數(shù)據(jù)是程序運行的結果，所以可以通過相應的功能模塊實 時的進行收集，也就可以實時的得到并分析所述光纖陀螺系統(tǒng)中每個7的輸出 數(shù)據(jù)，從而滿足光纖陀螺的設計開發(fā)需求。
另外，在對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析計算后，還可以將 計算結果用各種形式輸出，例如可以輸出參數(shù)變量的變化曲線，或光纖陀螺系 統(tǒng)的性能變化圖。
另外，在執(zhí)行以上步驟12，模擬出所述設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)之后， 還可以調(diào)整所述各元器件的性能指標參數(shù)，得到不同的仿真輸出數(shù)據(jù)，這樣就 可以通過分析所述仿真輸出數(shù)據(jù)的變化，而準確的得出各元器件的參數(shù)對光纖 陀螺性能的影響，幫助光纖陀螺的設計、優(yōu)化以及元器件參數(shù)的匹配和選型， 從而滿足高精度光纖陀螺的設計需求，彌補光纖陀螺硬件設計靈活性不足的缺 點，并縮短硬件開發(fā)的周期。
另外，在執(zhí)行以上步驟13,對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析 處理之后，還可以將分析處理的結果實時的顯示輸出和保存，這樣就可以供研 究人員進行自主的分析，進一步提高了設計的靈活性。
本發(fā)明實施方式還提供了一種光纖陀螺輔助設計裝置，如圖2所示為所述
裝置的結構示意圖，所述裝置包括元器件調(diào)用單元、模擬程序單元和分析處理 單元，其中所述的元器件調(diào)用單元用于調(diào)用預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫 中的各元器件，并按照所設置的設計需求將所述各元器件組成光纖陀螺系統(tǒng)， 具體的調(diào)用過程如上方法實施方式中所述。
所述的模擬程序單元用于運行所述各元器件的仿真程序，模擬出所述設計
需求下的光纖陀螺系統(tǒng)。這里所述的模擬程序單元可以是包含CPU等計算能力
芯片的功能實體，或其他具有類似處理能力的功能實體。
所述的分析處理單元用于對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析 處理，具體的處理過程如上方法實施方式中所述。
另外，在所述裝置中還可以包括元器件數(shù)據(jù)庫建立單元，所述的元器件數(shù) 據(jù)庫建立單元用于根據(jù)所述光纖陀螺的硬件組成結構，建立光路元器件和電路 元器件數(shù)據(jù)庫。具體來說，由于光纖陀螺的硬件組成主要是包括光路元器件和 電路元器件，所以預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫中就包括有光路元器件的 模型數(shù)據(jù)和電路元器件的模型數(shù)據(jù)。其中光路元器件還可以具體包括光源器
件、耦合器器件、波導器件和光纖環(huán)器件等；電路元器件還可以具體包括探測 器器件、前放濾波電路器件、AD轉(zhuǎn)換器件、數(shù)據(jù)處理器件、DA轉(zhuǎn)換器件以及 DA轉(zhuǎn)換驅(qū)動器件等，具體元器件的選用要根據(jù)輔助設計的實際需要來進行調(diào) 用。另外，各模型數(shù)據(jù)的仿真程序可以是利用高計算性能的編程語言來實現(xiàn)， 例如C—語言，或是其他支持面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言等，這樣就可以大大提
高模型的可重用性，并且適應二次開發(fā)的要求
另外，在所述裝置中還可以包括參數(shù)調(diào)整單元，所述的參數(shù)調(diào)整單元用于 調(diào)整所述各元器件的性能指標參數(shù)；在所述參數(shù)調(diào)整單元調(diào)整所述各元器件的 性能指標參數(shù)之后，在由所述分析處理單元分析處理所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真 輸出數(shù)據(jù)的變化。
另外，在所述裝置中還可以包括分析結果輸出單元，所述的分析結果輸出 單元用于將所述分析處理單元分析處理之后的結果實時的顯示輸出，這樣就可 以供研究人員進行自主的分析，進一步提高了設計的靈活性。
另外，以上所述的裝置中還提供了人機交互界面，研究人員可以通過該人 機交互界面設置實際的設計需求，查看分析處理的結果，或手動改變各元器件 的性能指標參數(shù)等，進一步提高了該設計裝置的靈活性和通用性。
以上所述的光纖陀螺輔助設計裝置可以設置在任何具有計算能力的處理 器上，也可以設置成單獨的功能實體。
為進一步描述本發(fā)明實施方式，現(xiàn)結合具體的實施例對其技術方案作進一 步說明，以模擬振動環(huán)境下的閉環(huán)光纖陀螺的仿真設計實例，來對本發(fā)明所述
的輔助設計方法作進一步的描述
這里所述振動環(huán)境的等效輸入條件為正弦信號，可以通過人機交互界面來 設定正弦信號的幅值和頻率，使其對應相應的振動量級，達到模擬振動環(huán)境的
需求；然后再通itA機交互界面設置所需要的設計需求，也就是模擬振動環(huán)境 下的閉環(huán)光纖陀螺。在做完以上初始條件的設定后，就可以進行以下的操作
1) 由元器件調(diào)用單元調(diào)用光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫，選取相應的光路、電 路元器件模塊組成閉環(huán)光纖陀螺，并查看各元器件的性能指標參數(shù)的初值是否 符合設計需求，調(diào)用光路、電路各元器件組成閉環(huán)光纖陀螺系統(tǒng)。
2) 由模擬程序單元按照閉環(huán)光纖陀螺的工作過程，運行各元器件的仿真 程序，模擬出振動環(huán)境下的閉環(huán)光纖陀螺系統(tǒng)。
3) 然后由分析處理單元對收集到的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理，具體來 說就是計算出光纖陀螺仿真系統(tǒng)的主要性能指標，例如零偏、零漂、隨機游走 系數(shù)以及輸入信號與輸出信號的差值等。
在得到上述分析處理結果之后，還可以將分析結果傳送到分析結果輸出單
進行分析，進一步提高了設計靈活性。
另外，在進行以上操作過程中，還可以由研究人員通過人機交互界面更改 光路、電路各元器件的性能指標參數(shù)，這樣就可以由所述分析處理單元實時仿 真分析元器件參數(shù)對所述光纖陀螺系統(tǒng)性能所產(chǎn)生的影響。
綜上所述，本發(fā)明實施方式能夠?qū)崟r的得到并分析光纖陀螺系統(tǒng)中每個r 的輸出數(shù)據(jù)，同時也能夠準確的分析出各元器件的參數(shù)對光纖陀螺性能的影 響，從而滿足高精度光纖陀螺的設計需求，彌補光纖陀螺硬件設計靈活性不足 的缺點，并縮短硬件開發(fā)的周期，對高精度光纖陀螺的開發(fā)研究具有很高的實用價值。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局 限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明實施例揭露的技術范圍內(nèi)， 可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1、一種光纖陀螺輔助設計方法，其特征在于，包括，調(diào)用預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫中的各元器件，按照所設置的設計需求將所述各元器件組成光纖陀螺系統(tǒng)；運行所述各元器件的仿真程序，模擬出所述設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)；對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理。
2、 如權利要求1所述的光纖陀螺輔助設計方法，其特征在于，所述預先建 立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫，進一步包括根據(jù)光纖陀螺的硬件組成結構，預先建立光路元器件和電路元器件數(shù)據(jù)庫。
3、 如權利要求1或2所述的光纖陀螺輔助設計方法，其特征在于， 所述的設計需求包括模擬光纖陀螺的靜態(tài)測試、振動測試、標度因數(shù)標定或溫度測試功能。
4、 如權利要求1或2所述的光纖陀螺輔助設計方法，其特征在于，在所述 模擬出所述設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)之后，還包括調(diào)整所述各元器件的性能指標參數(shù)，分析處理所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸 出數(shù)據(jù)的變化。
5、 如權利要求1或2所述的光纖陀螺輔助設計方法，其特征在于，對所述 光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理，具體包括對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析計算，并實時輸出參數(shù)變量 的變化曲線以及參數(shù)變量當前時刻的值。
6、 如權利要求1或2所述的光纖陀螺輔助設計方法，其特征在于，在對所 述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理之后，還包括將分析處理的結果實時的顯示輸出。
7、 一種光纖陀螺輔助設計裝置，其特征在于，包括元器件調(diào)用單元，用于調(diào)用預先建立的光纖陀螺元器件邀:據(jù)庫中的各元器 件，并按照所設置的設計需求將所述各元器件組成光纖陀螺系統(tǒng)；模擬程序單元，用于運行所述各元器件的仿真程序，模擬出所述設計需求 下的光纖陀螺系統(tǒng)；分析處理單元，用于對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理。
8、 如權利要求7所述的光纖陀螺輔助設計裝置，其特征在于，所述裝置中 還包括元器件數(shù)據(jù)庫建立單元，用于根據(jù)所述光纖陀螺的硬件組成結構，建立光 路元器件和電路元器件數(shù)據(jù)庫。
9、 如權利要求7所述的光纖陀螺輔助設計裝置，其特征在于，所述裝置中 還包括參數(shù)調(diào)整單元，用于調(diào)整所述各元器件的性能指標參數(shù)； 在所述參數(shù)調(diào)整單元調(diào)整所述各元器件的性能指標參數(shù)之后，由所述分析 處理單元分析處理所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)的變化。
10、 如權利要求7 - 9其中之一所述的光纖陀螺輔助設計裝置，其特征在于， 所述裝置中還包括分析結果輸出單元，用于將所述分析處理單元分析處理之后的結果實時的 顯示輸出。
全文摘要
本發(fā)明實施方式提供了一種光纖陀螺的輔助設計方法及裝置。首先通過調(diào)用預先建立的光纖陀螺元器件數(shù)據(jù)庫中的各元器件，按照所設置的設計需求將所述各元器件組成光纖陀螺系統(tǒng)；然后再運行所述各元器件的仿真程序，模擬出所述設計需求下的光纖陀螺系統(tǒng)，按照所設置的設計需求完成仿真功能；最后再對所述光纖陀螺系統(tǒng)的仿真輸出數(shù)據(jù)進行分析處理。這樣就可以利用仿真模擬的方式對光纖陀螺系統(tǒng)的性能進行分析，能夠?qū)崟r的得到并分析光纖陀螺系統(tǒng)中每個τ的輸出數(shù)據(jù)，同時也能夠準確的分析出各元器件的參數(shù)對光纖陀螺性能的影響，從而滿足高精度光纖陀螺的設計需求。
文檔編號G01C19/72GK101196397SQ20071017980
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權日2007年12月18日
發(fā)明者宋凝芳, 張春熹, 徐小斌, 慧 李, 李立京, 攀 歐, 雄 潘, 許文淵 申請人:北京航空航天大學