一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)，包括光學(xué)系統(tǒng)模塊，前放模塊，數(shù)字處理模塊，反饋模塊，通訊模塊和地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)。本發(fā)明可以在不借助轉(zhuǎn)臺(tái)的情況下，對(duì)光纖陀螺實(shí)現(xiàn)全回路檢測(cè)；可以在不借助角振動(dòng)臺(tái)和突停臺(tái)的情況下，完成光纖陀螺的單機(jī)帶寬測(cè)試，測(cè)試過程中避開了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備自身的條件限制；可以在不增加任何地檢輔助電路的情況下實(shí)現(xiàn)分系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真功能，避免輔助電路的參數(shù)限制，完成復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)仿真。本發(fā)明降低了產(chǎn)品的功耗、重量，降低了成本，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的小型化、低成本設(shè)計(jì)。
【專利說明】一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性姿態(tài)敏感器系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于微、小衛(wèi)星市場(chǎng)的繁榮，低成本、小型化的慣性姿態(tài)敏感器的研究得到了迅猛發(fā)展。衛(wèi)星用產(chǎn)品為了進(jìn)行地面物理仿真，所有單機(jī)均必須有地檢功能，所以需要增加實(shí)現(xiàn)地檢功能的輔助電路，增大了產(chǎn)品的功耗、尺寸和重量。
[0003]帶寬測(cè)試作為一種重要的頻率特性，是陀螺性能測(cè)試的一項(xiàng)重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的方法是采用突停臺(tái)和角振動(dòng)臺(tái)等機(jī)械設(shè)備得到頻率響應(yīng)曲線，然后根據(jù)閉環(huán)光纖陀螺的模型計(jì)算出光纖陀螺的帶寬。受到突停臺(tái)和角振動(dòng)臺(tái)等機(jī)械設(shè)備自身?xiàng)l件的限制，無法對(duì)光纖陀螺的帶寬做極限性的測(cè)試。
[0004]陀螺的地檢功能(光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真)是整星在地面測(cè)試過程中不可缺少的一項(xiàng)功能。傳統(tǒng)的方法是通過輔助硬件電路給陀螺的閉環(huán)系統(tǒng)施加電信號(hào)的激勵(lì)，從而使陀螺輸出有一定規(guī)律的角速度信號(hào)，該信號(hào)用來模擬衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，從而完成地面整星軌控算法的動(dòng)力學(xué)仿真驗(yàn)證。由于所增加的輔助硬件電路，在衛(wèi)星上天后就不再使用，可以說這部分硬件電路只在地面測(cè)試時(shí)才使用，這對(duì)于對(duì)重量要求極為苛刻的衛(wèi)星來說不能不說是一種資源的浪費(fèi)。
[0005]綜上所述，如果上述頻率特性的測(cè)量和地檢功能可以使用軟件實(shí)現(xiàn)，則可以對(duì)光纖陀螺的帶寬做極限測(cè)試，可以降低產(chǎn)品的成本、減小產(chǎn)品的重量、以及降低產(chǎn)品的試驗(yàn)費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)，利用軟件技術(shù)降低光纖陀螺研發(fā)、生產(chǎn)、試驗(yàn)成本，可節(jié)省掉地檢輔助電路，同時(shí)避免使用傳統(tǒng)的突停臺(tái)和角振動(dòng)臺(tái)等機(jī)械設(shè)備，不但可以降低產(chǎn)品成本，縮小產(chǎn)品的外形尺寸，而且也簡(jiǎn)化了試驗(yàn)方案，加速了產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)進(jìn)度。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)，包括光學(xué)系統(tǒng)模塊，前放模塊，數(shù)字處理模塊，反饋模塊，通訊模塊和地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)；
[0008]地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)通過通訊模塊向數(shù)字處理模塊發(fā)出測(cè)試指令；
[0009]數(shù)字處理模塊包括數(shù)據(jù)解調(diào)單元、數(shù)字濾波單元、調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)疊加單元和指令解析單元；其中指令解析單元接收地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)通過通訊模塊發(fā)送的測(cè)試指令，并對(duì)該指令進(jìn)行解析，得到該指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)；然后指令解析單元將該光纖陀螺角速率信號(hào)發(fā)送給信號(hào)疊加單元，信號(hào)疊加單元將接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)與數(shù)據(jù)解調(diào)單元輸出的光纖陀螺角速率信號(hào)以及調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的數(shù)字方波進(jìn)行疊加形成包含光纖陀螺角速率信號(hào)的調(diào)制信號(hào)，并將該調(diào)制信號(hào)輸出給反饋模塊，其中調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的數(shù)字方波由相位調(diào)制器的電氣參數(shù)決定；
[0010]反饋模塊包括驅(qū)動(dòng)電路和D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器接收數(shù)字處理模塊通過信號(hào)疊加單元輸出的調(diào)制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后通過驅(qū)動(dòng)電路輸出給光學(xué)系統(tǒng)模塊；
[0011]光學(xué)系統(tǒng)模塊包括光源、稱合器、相位調(diào)制器、光纖環(huán)和光電轉(zhuǎn)換器,光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)耦合器傳輸?shù)较辔徽{(diào)制器，相位調(diào)制器將接收到的光信號(hào)分為兩束光，相位調(diào)制器根據(jù)反饋模塊發(fā)送過來的調(diào)制信號(hào)對(duì)這兩束光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的這兩束光進(jìn)入光纖環(huán)并分別繞光纖環(huán)的順時(shí)針、逆時(shí)針方向傳輸，當(dāng)這兩束光從光纖環(huán)再傳輸?shù)较辔徽{(diào)制器后，再次被相位調(diào)制器調(diào)制，經(jīng)上述兩次調(diào)制作用后，兩束光在相位調(diào)制器分光/合光處產(chǎn)生干涉，該干涉后的光信號(hào)通過耦合器輸出給光電轉(zhuǎn)換器，由光電轉(zhuǎn)換器將該干涉后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出給前放模塊，該電信號(hào)包含光纖陀螺角速率信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，該光纖陀螺角速率信號(hào)包含光纖陀螺本體的輸入角速率信號(hào)和地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)出的測(cè)試指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)；
[0012]前放模塊包括前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器,前置放大器對(duì)光學(xué)系統(tǒng)模塊輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大后輸出給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出給數(shù)字處理模塊的數(shù)據(jù)解調(diào)單元，數(shù)字處理模塊的數(shù)據(jù)解調(diào)單元對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到光纖陀螺角速率信號(hào)，該光纖陀螺角速率信號(hào)一方面輸出給數(shù)字處理模塊的信號(hào)疊加單元進(jìn)行下一輪閉環(huán)控制，另一方面輸出給數(shù)字濾波單元進(jìn)行濾波，濾波后得到的光纖陀螺角速率信號(hào)通過通訊模塊發(fā)送給地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)根據(jù)接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)完成光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)、帶寬測(cè)試以及光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真測(cè)試。
[0013]地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)通過通訊模塊發(fā)送給數(shù)字處理模塊的測(cè)試指令由兩個(gè)字節(jié)組成，第一個(gè)字節(jié)為指令信息，第二個(gè)字節(jié)為光纖陀螺角速率信息。
[0014]所述地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)根據(jù)接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)完成光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)、帶寬測(cè)試以及光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真測(cè)試的具體方式為:
[0015]當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行閉環(huán)回路檢測(cè)時(shí)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)通過通訊模塊向數(shù)字處理模塊發(fā)出的測(cè)試指令為光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)指令，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)計(jì)算接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)和光纖陀螺本體的輸入角速率信號(hào)的差，并通過判斷上述兩個(gè)角速率信號(hào)的差與光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)的一致性來完成光纖陀螺的閉環(huán)在線檢測(cè)；
[0016]當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行帶寬測(cè)試時(shí)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)通過通訊模塊向數(shù)字處理模塊發(fā)出的測(cè)試指令為光纖陀螺帶寬測(cè)試指令，同時(shí)地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)記錄發(fā)出指令的時(shí)刻和指令中光纖陀螺角速率信號(hào)的幅值；地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)采集光纖陀螺輸出的每一個(gè)角速率信號(hào)，并記錄收到每一個(gè)角速率信號(hào)的時(shí)刻，通過公式計(jì)算光纖陀螺的帶寬；
[0017]當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)通過通訊模塊向數(shù)字處理模塊發(fā)出的測(cè)試指令為光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真指令；地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)根據(jù)整星控制周期對(duì)光纖陀螺輸出的角速率信號(hào)進(jìn)行采集，并將該角速率信號(hào)引入動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)的輸入端，經(jīng)過星上計(jì)算機(jī)的計(jì)算完成一個(gè)周期的動(dòng)力學(xué)仿真。
[0018]當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行帶寬測(cè)試時(shí)，計(jì)算光纖陀螺帶寬的公式如下:[0019]l=0.75/t2-t1

[0020]其中，I為光纖陀螺帶寬，t2為地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)接收到光纖陀螺輸出的角速率信號(hào)的時(shí)刻，且該時(shí)刻地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)與光纖陀螺本體的輸入角速率信號(hào)之差的幅值為地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)出的光纖陀螺帶寬測(cè)試指令中光纖陀螺角速率信號(hào)幅值的95%，h為地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)出光纖陀螺帶寬測(cè)試指令的時(shí)刻。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0022](I)本發(fā)明充分利用了數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺的“數(shù)字”優(yōu)勢(shì)，使用外加“數(shù)字量”來模擬光纖陀螺的角速度信號(hào)，可以完成光纖陀螺光路、電路的全回路功能自檢。
[0023](2)本發(fā)明通過數(shù)字通訊接口實(shí)現(xiàn)全回路檢測(cè)和動(dòng)力學(xué)仿真，方法簡(jiǎn)單便于實(shí)現(xiàn)。
[0024](3)本發(fā)明可以避免地檢輔助電路自身能力的限制，完成更加復(fù)雜的物理仿真試驗(yàn)。
[0025](4)本發(fā)明通過通訊的方式對(duì)產(chǎn)品施加“數(shù)字激勵(lì)”，實(shí)現(xiàn)了 “在線式”測(cè)量和模擬角速度。
[0026](5)本發(fā)明所采用的“數(shù)字激勵(lì)”的方法，避免了傳統(tǒng)突停臺(tái)和角振動(dòng)臺(tái)等機(jī)械設(shè)備的自身限制，可以完成光纖陀螺頻率特性的極限測(cè)試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)原理框圖；
[0028]圖2為全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖；
[0029]圖3為數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺階梯波波形示意圖；
[0030]圖4為數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺相位差波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]在數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺中，外界角速度作為輸入信號(hào)，引起順、逆兩束光間相位差。階梯波作為反饋信號(hào)，加在相位調(diào)制器上，也引起兩束光間的相位差，相位差和階梯波臺(tái)階高度成正比，由數(shù)字信號(hào)處理電路給出。用特定的階梯波(正弦、或階躍)來模擬所需的外加角速度輸入信號(hào)，可以方便的實(shí)現(xiàn)光纖陀螺光路、電路的功能檢測(cè)、動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試和動(dòng)力學(xué)仿真功能的實(shí)現(xiàn)。
[0032]在數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺中，反饋信號(hào)和輸出信號(hào)都是由數(shù)字控制器計(jì)算得到的數(shù)字階梯波的臺(tái)階高度。數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，包括光學(xué)系統(tǒng)模塊100，前放模塊200，數(shù)字處理模塊300，反饋模塊400，通訊模塊500和地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600 ；
[0033]地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600通過通訊模塊500向數(shù)字處理模塊300發(fā)出測(cè)試指令。
[0034]數(shù)字處理模塊300由FPGA芯片及其內(nèi)部硬件算法組成，包括數(shù)據(jù)解調(diào)單元、數(shù)字濾波單元、調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)疊加單元和指令解析單元；其中指令解析單元接收地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600通過通訊模塊500發(fā)送的測(cè)試指令，并對(duì)該指令進(jìn)行解析，得到該指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)；然后指令解析單元將該光纖陀螺角速率信號(hào)發(fā)送給信號(hào)疊加單元，信號(hào)疊加單元將接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)與數(shù)據(jù)解調(diào)單元輸出的光纖陀螺角速率信號(hào)以及調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的數(shù)字方波進(jìn)行疊加形成包含光纖陀螺角速率信號(hào)的調(diào)制信號(hào)，并將該調(diào)制信號(hào)輸出給反饋模塊400，其中調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的數(shù)字方波由相位調(diào)制器的電氣參數(shù)決定。
[0035]反饋模塊400包括驅(qū)動(dòng)電路和D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器接收數(shù)字處理模塊300通過信號(hào)疊加單元輸出的調(diào)制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后通過驅(qū)動(dòng)電路輸出給光學(xué)系統(tǒng)模塊100。
[0036]光學(xué)系統(tǒng)模塊100包括光源、稱合器、相位調(diào)制器、光纖環(huán)和光電轉(zhuǎn)換器，光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)耦合器傳輸?shù)较辔徽{(diào)制器，相位調(diào)制器將接收到的光信號(hào)分為兩束光，相位調(diào)制器根據(jù)反饋模塊400發(fā)送過來的調(diào)制信號(hào)對(duì)這兩束光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的這兩束光進(jìn)入光纖環(huán)并分別繞光纖環(huán)的順時(shí)針、逆時(shí)針方向傳輸，同時(shí)光纖環(huán)在光纖陀螺本體的輸入角速率作用下旋轉(zhuǎn)，從而將光纖陀螺本體的輸入角速率疊加到這兩束光上，當(dāng)這兩束光從光纖環(huán)再傳輸?shù)较辔徽{(diào)制器后，再次被相位調(diào)制器根據(jù)下一周期反饋模塊400發(fā)送過來的調(diào)制信號(hào)調(diào)制，經(jīng)上述兩次調(diào)制作用后，兩束光在相位調(diào)制器分光/合光處產(chǎn)生干涉，該干涉后的光信號(hào)通過耦合器輸出給光電轉(zhuǎn)換器，由光電轉(zhuǎn)換器將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出給前放模塊200，該電信號(hào)包含光纖陀螺角速率信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，該光纖陀螺角速率信號(hào)包含光纖陀螺本體的輸入角速率信號(hào)和地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600發(fā)出的測(cè)試指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)。
[0037]前放模塊200包括前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器,前置放大器對(duì)光學(xué)系統(tǒng)模塊100輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大后輸出給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出給數(shù)字處理模塊300的數(shù)據(jù)解調(diào)單元，數(shù)字處理模塊300的數(shù)據(jù)解調(diào)單元對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到光纖陀螺角速率信號(hào)，該光纖陀螺角速率信號(hào)一方面輸出給數(shù)字處理模塊300的信號(hào)疊加單元進(jìn)行下一輪閉環(huán)控制，另一方面輸出給數(shù)字濾波單元進(jìn)行濾波，濾波后得到的光纖陀螺角速率信號(hào)通過通訊模塊500發(fā)送給地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600根據(jù)發(fā)出的測(cè)試指令和接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)完成光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)、帶寬測(cè)試以及光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真測(cè)試。
[0038]地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600由地檢測(cè)控箱、計(jì)算機(jī)、仿真算法組成，實(shí)現(xiàn)光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)、帶寬測(cè)試以及光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真測(cè)試的具體方式為:當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行閉環(huán)回路檢測(cè)時(shí)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600通過通訊模塊500向數(shù)字處理模塊300發(fā)出的測(cè)試指令為光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)指令，該指令中含有模擬的光纖陀螺角速率信號(hào)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600計(jì)算接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)和光纖陀螺本體的輸入角速率信號(hào)的差，并通過判斷上述兩個(gè)角速率信號(hào)的差與光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)的一致性來完成光纖陀螺的閉環(huán)在線檢測(cè)。
[0039]當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行帶寬測(cè)試時(shí)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600通過通訊模塊500向數(shù)字處理模塊300發(fā)出的測(cè)試指令為光纖陀螺帶寬測(cè)試指令，該指令中含有模擬的光纖陀螺角速率信號(hào)，同時(shí)地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600記錄發(fā)出指令的時(shí)刻(根據(jù)需要精確到秒級(jí)、毫秒級(jí)、甚至微秒級(jí))和指令中光纖陀螺角速率信號(hào)的幅值；地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600采集光纖陀螺輸出的每一個(gè)角速率信號(hào)，并記錄地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)600收到每一個(gè)角速率信號(hào)的時(shí)刻，通過公式計(jì)算光纖陀螺的帶寬。[0040]計(jì)算光纖陀螺帶寬的公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括光學(xué)系統(tǒng)模塊(100 )，前放模塊(200 )，數(shù)字處理模塊(300 )，反饋模塊(400 )，通訊模塊(500 )和地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)； 地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600 )通過通訊模塊(500 )向數(shù)字處理模塊(300 )發(fā)出測(cè)試指令； 數(shù)字處理模塊(300)包括數(shù)據(jù)解調(diào)單元、數(shù)字濾波單元、調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)疊加單元和指令解析單元；其中指令解析單元接收地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)通過通訊模塊(500)發(fā)送的測(cè)試指令，并對(duì)該指令進(jìn)行解析，得到該指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)；然后指令解析單元將該光纖陀螺角速率信號(hào)發(fā)送給信號(hào)疊加單元，信號(hào)疊加單元將接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)與數(shù)據(jù)解調(diào)單元輸出的光纖陀螺角速率信號(hào)以及調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的數(shù)字方波進(jìn)行疊加形成包含光纖陀螺角速率信號(hào)的調(diào)制信號(hào)，并將該調(diào)制信號(hào)輸出給反饋模塊(400)，其中調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生的數(shù)字方波由相位調(diào)制器的電氣參數(shù)決定； 反饋模塊(400 )包括驅(qū)動(dòng)電路和D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器接收數(shù)字處理模塊(300 )通過信號(hào)疊加單元輸出的調(diào)制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后通過驅(qū)動(dòng)電路輸出給光學(xué)系統(tǒng)模塊(100)； 光學(xué)系統(tǒng)模塊(100)包括光源、稱合器、相位調(diào)制器、光纖環(huán)和光電轉(zhuǎn)換器,光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)耦合器傳輸?shù)较辔徽{(diào)制器，相位調(diào)制器將接收到的光信號(hào)分為兩束光，相位調(diào)制器根據(jù)反饋模塊(400)發(fā)送過來的調(diào)制信號(hào)對(duì)這兩束光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的這兩束光進(jìn)入光纖環(huán)并分別繞光纖環(huán)的順時(shí)針、逆時(shí)針方向傳輸，當(dāng)這兩束光從光纖環(huán)再傳輸?shù)较辔徽{(diào)制器后，再次被相位調(diào)制器調(diào)制，經(jīng)上述兩次調(diào)制作用后，兩束光在相位調(diào)制器分光/合光處產(chǎn)生干涉，該干涉后的光信號(hào)通過耦合器輸出給光電轉(zhuǎn)換器，由光電轉(zhuǎn)換器將該干涉后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出給前放模塊(200)，該電信號(hào)包含光纖陀螺角速率信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，該光纖陀螺角速率信號(hào)包含光纖陀螺本體的輸入角速率信號(hào)和地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)發(fā)出的測(cè)試指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)； 前放模塊(200)包括前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器,前置放大器對(duì)光學(xué)系統(tǒng)模塊(100)輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大后輸出給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出給數(shù)字處理模塊(300)的數(shù)據(jù)解調(diào)單元，數(shù)字處理模塊(300)的數(shù)據(jù)解調(diào)單元對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到光纖陀螺角速率信號(hào)，該光纖陀螺角速率信號(hào)一方面輸出給數(shù)字處理模塊(300)的信號(hào)疊加單元進(jìn)行下一輪閉環(huán)控制，另一方面輸出給數(shù)字濾波單元進(jìn)行濾波，濾波后得到的光纖陀螺角速率信號(hào)通過通訊模塊(500)發(fā)送給地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)根據(jù)接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)完成光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)、帶寬測(cè)試以及光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600 )通過通訊模塊(500 )發(fā)送給數(shù)字處理模塊(300 )的測(cè)試指令由兩個(gè)字節(jié)組成，第一個(gè)字節(jié)為指令信息，第二個(gè)字節(jié)為光纖陀螺角速率信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)根據(jù)接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)完成光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)、帶寬測(cè)試以及光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真測(cè)試的具體方式為: 當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行閉環(huán)回路檢測(cè)時(shí)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)通過通訊模塊(500)向數(shù)字處理模塊(300)發(fā)出的測(cè)試指令為光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)指令，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)計(jì)算接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)和光纖陀螺本體的輸入角速率信號(hào)的差，并通過判斷上述兩個(gè)角速率信號(hào)的差與光纖陀螺閉環(huán)回路檢測(cè)指令中的光纖陀螺角速率信號(hào)的一致性來完成光纖陀螺的閉環(huán)在線檢測(cè)； 當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行帶寬測(cè)試時(shí)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)通過通訊模塊(500)向數(shù)字處理模塊(300)發(fā)出的測(cè)試指令為光纖陀螺帶寬測(cè)試指令，同時(shí)地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)記錄發(fā)出指令的時(shí)刻和指令中光纖陀螺角速率信號(hào)的幅值；地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)采集光纖陀螺輸出的每一個(gè)角速率信號(hào)，并記錄收到每一個(gè)角速率信號(hào)的時(shí)刻，通過公式計(jì)算光纖陀螺的帶寬； 當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真時(shí)，地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)通過通訊模塊(500)向數(shù)字處理模塊(300)發(fā)出的測(cè)試指令為光纖陀螺動(dòng)力學(xué)仿真指令；地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)根據(jù)整星控制周期對(duì)光纖陀螺輸出的角速率信號(hào)進(jìn)行采集，并將該角速率信號(hào)引入動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)的輸入端，經(jīng)過星上計(jì)算機(jī)的計(jì)算完成一個(gè)周期的動(dòng)力學(xué)仿真。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺全回路檢測(cè)與仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)對(duì)光纖陀螺進(jìn)行帶寬測(cè)試時(shí)，計(jì)算光纖陀螺帶寬的公式如下:T=0.75/T1-T1
其中，I為光纖陀螺帶寬，t2為地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)接收到光纖陀螺輸出的角速率信號(hào)的時(shí)刻，且該時(shí)刻地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)接收到的光纖陀螺角速率信號(hào)與光纖陀螺本體的輸入角速率信號(hào)之差的幅值為地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)發(fā)出的光纖陀螺帶寬測(cè)試指令中光纖陀螺角速率信號(hào)幅值的95%，h為地檢及仿真試驗(yàn)系統(tǒng)(600)發(fā)出光纖陀螺帶寬測(cè)試指令的時(shí)刻。
【文檔編號(hào)】G01C25/00GK103884358SQ201410126466
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】張金保, 林松, 孫麗, 高晨光, 付明睿, 王沖, 李勇, 馬官營(yíng), 趙亞飛 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所