專利名稱：在采用過調(diào)制的光纖陀螺儀中克服交叉耦合的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與光纖陀螺儀有關(guān)。具體來說，本發(fā)明涉及一種儀器和方法，可以解決在使用過調(diào)制措施的光纖陀螺儀中由于電子交叉耦合而產(chǎn)生誤差的問題。
Sagnac干涉儀是一種通過測(cè)量一對(duì)相對(duì)傳播的光束間產(chǎn)生的一個(gè)單向相差來測(cè)量旋轉(zhuǎn)的儀器。它一般是由一個(gè)光源(如激光)、一個(gè)含有許多鏡子或多圈光纖的光學(xué)波導(dǎo)、分束鏡、檢測(cè)器及信號(hào)處理器組成。
在干涉儀中，從分束鏡出射的光波沿著一個(gè)單一光路相對(duì)傳播。波導(dǎo)是“雙向”的，即盡管這對(duì)相對(duì)傳播的光束沒有同時(shí)或在同方向上受到擾動(dòng)，但是只要光路發(fā)生任何一點(diǎn)變化都會(huì)相似地影響這對(duì)相對(duì)傳播的光束。當(dāng)擾動(dòng)的時(shí)間間隔與光在光學(xué)波導(dǎo)中傳遞一圈所用的時(shí)間相同時(shí)，隨時(shí)間而變化的擾動(dòng)就可能被觀測(cè)到，但是“單向”擾動(dòng)對(duì)相對(duì)傳播的光束所產(chǎn)生的影響是隨傳光波播方向的不同而不同的，這種單向擾動(dòng)將會(huì)破壞用以傳播光束的光學(xué)介質(zhì)的對(duì)稱性。
有兩種單向影響已經(jīng)廣為人知。當(dāng)一個(gè)磁場(chǎng)使得光學(xué)介質(zhì)中電子產(chǎn)生一個(gè)優(yōu)先的自旋方向時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)法拉第效應(yīng)或稱線性磁光效應(yīng)。當(dāng)干涉儀相對(duì)于慣性框架產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)破壞了光波傳播時(shí)間的對(duì)稱性時(shí)，因而產(chǎn)生Sagnac效應(yīng)或稱慣性相對(duì)論效應(yīng)。后一種效應(yīng)就是環(huán)形陀螺儀的基本工作原理。
陀螺儀的可檢測(cè)或可測(cè)量的輸出是一束“合成”光束(由相對(duì)傳播的兩束光復(fù)合而成的光束)，這束“合成”光已經(jīng)繞陀螺儀傳播了一圈。由于其靈敏軸的旋轉(zhuǎn)速率與相對(duì)傳播的光束之間所產(chǎn)生的相移成正比。因此對(duì)相移進(jìn)行精確測(cè)量將是十分重要的。


圖1是一個(gè)非常著名的關(guān)系圖，它揭示了從光纖出射的被測(cè)光束的光強(qiáng)(或功率，電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的平方)與傳播了一圈的相對(duì)傳播的兩光束間相差之間的關(guān)系。從圖中可以看出，光強(qiáng)與兩束光間的相差ΔΦ的余弦值成正比。這個(gè)相差提供了對(duì)單向擾動(dòng)(如由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的擾動(dòng))進(jìn)行測(cè)量的依據(jù)。圖1中畫出的強(qiáng)度是一個(gè)直流電平，該直流電平與光強(qiáng)值的一半(平均值)相對(duì)應(yīng)。
干涉條紋圖形的結(jié)果是眾所周知的。即，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)小的相差±nπ(n為整數(shù))時(shí)(對(duì)應(yīng)于較低的旋轉(zhuǎn)速率)，當(dāng)被測(cè)的相差處于干涉條紋的最大或最小輸出值處時(shí)，輸出光束的強(qiáng)度對(duì)相位偏差或誤差的敏感程度較低，這種現(xiàn)象由圖1中干涉條紋的位置10、12、12′、14和14′標(biāo)出，它們分別與相移Φ＝0，+π，-π，+2π，-2π相對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步說，就是僅僅有強(qiáng)度還不能說明旋轉(zhuǎn)速率的大小和方向。
由于上述原因，我們就有意在相對(duì)傳播的兩光束間附加上一個(gè)相位偏置，即當(dāng)一對(duì)光束通過傳感器線圈時(shí)，周期性地減小一條光束的相位，而增加另外一條光束的相位。這種在相移上附加的相位偏置也稱為“單向零值偏移”，它可以通過將工作點(diǎn)移動(dòng)到對(duì)與旋轉(zhuǎn)有關(guān)的相移ε靈敏度較大的地方來提高測(cè)量強(qiáng)度相對(duì)于相差的靈敏度。通過這種方法ε，對(duì)于給定的單向相位擾動(dòng)，由光電檢測(cè)器探測(cè)到的光強(qiáng)變化ΔI(或功率ΔP)將相對(duì)增加。
通過提高由于給定相位擾動(dòng)ε的存在而引起的光強(qiáng)效應(yīng)，就可以相應(yīng)地增加光電檢測(cè)器對(duì)相位擾動(dòng)的輸出靈敏度。也可以將此舉理解為提高電子設(shè)備輸出的精確度。這種用于輸出的電子設(shè)備一般包含有一個(gè)差分電路以便對(duì)不同工作點(diǎn)的強(qiáng)度值進(jìn)行比較，在這些工作點(diǎn)之間，光電調(diào)制器在一周的傳輸時(shí)間τ內(nèi)循環(huán)(一般是一個(gè)多功能集成光學(xué)塊，或稱為“MIOC”)。目前，光纖陀螺儀一般都用一個(gè)周期性調(diào)制波形來產(chǎn)生偏置。例如一個(gè)在±π/2之間循環(huán)的周期為2τ的方波，其中τ為光束在光纖線圈中的傳輸時(shí)間。
回頭參看圖1，傳統(tǒng)的方波調(diào)制都是在圖1強(qiáng)度輸出曲線上的工作點(diǎn)16和16′之間循環(huán)的。工作點(diǎn)16和16′(±π/2方波調(diào)制)都位于強(qiáng)度干涉曲線的傾斜部分，這里相差ΔΦ產(chǎn)生一個(gè)很小的單向擾動(dòng)ε也會(huì)在光強(qiáng)(功率)輸出端產(chǎn)生一個(gè)很大的、基本為線性的、可探測(cè)到的變化，ΔI(ΔP)。同樣，通過改變兩個(gè)工作點(diǎn)之間附加的偏置，系統(tǒng)也可以確定ε的符號(hào)，進(jìn)而確定旋轉(zhuǎn)的方向。(另外，通過3π/2調(diào)制也可獲得相同的結(jié)果。如圖1中的工作點(diǎn)18和18′所示。)
除相位調(diào)制以外，在干涉儀的輸出中也常常采用“相位零值”。它通過負(fù)反饋機(jī)制引入了一個(gè)附加相移以補(bǔ)償單向(Sagnac)效應(yīng)。其基本原理是根據(jù)相位變化的斜率(無論是模擬的還是數(shù)字的)與所測(cè)量到的相差成正比而工作的。一般來說，對(duì)于受電壓限制造成的相位有變化而強(qiáng)度變化不大這種情況，一個(gè)跨度為0到2π的斜率函數(shù)可以提供零點(diǎn)相移。一個(gè)2π的“復(fù)位”對(duì)陀螺儀干涉儀是明顯的，此時(shí)干涉儀工作在模為2π的偏置上，其結(jié)果已在前面描述過。
慣性系統(tǒng)的主要用途之一就是用來控制汽車的方向。這種控制依賴于系統(tǒng)傳感器(包括陀螺儀)的質(zhì)量，并且受到陀螺儀輸出的噪聲的數(shù)量和類型的影響。具體來說，陀螺儀精確測(cè)量慣性角速率的能力對(duì)正確控制汽車方向是至關(guān)重要的。
高技術(shù)陀螺儀(尤其是激光或光纖類)輸出的噪聲性質(zhì)具有一種統(tǒng)計(jì)學(xué)上的“角度隨機(jī)游動(dòng)”的特征。角度的隨機(jī)游動(dòng)是由角速率白噪聲(即噪聲的功率頻譜PSD是平直的，與頻率無關(guān))引起的。每一種受白噪聲影響的變量的觀察(如光纖陀螺儀的角速率輸出)與其它的變量都是相互獨(dú)立的。對(duì)這些變量進(jìn)行多次測(cè)量取平均值即可逐漸接近其真值。其平均值的不確定性與平均時(shí)間的平方根成反比。因此，角速率測(cè)量中的不確定性可由下式表示σθ•=RWT]]>其中
是角速率測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差；RW為隨機(jī)游動(dòng)系數(shù)；T為平均時(shí)間。
一般來說，一個(gè)慣性系統(tǒng)初始方向的精度依賴于對(duì)地球自轉(zhuǎn)速率測(cè)量的精度。方向的不準(zhǔn)確度與上述的角速率測(cè)量的不準(zhǔn)確度成正比。由于平均時(shí)間一般很短(一般為4分鐘)，所以保持隨機(jī)游動(dòng)系數(shù)很小是十分關(guān)鍵的。此外，一旦方向被掌握之后，空間方位角整體的偏離將降低慣性系統(tǒng)的性能。前面所述的角度隨機(jī)游動(dòng)過程將導(dǎo)致產(chǎn)生隨時(shí)間的平方根增長(zhǎng)的角度偏差。因此有其中σθ為方位誤差的標(biāo)準(zhǔn)寬度；R為隨機(jī)游動(dòng)系數(shù)；T為運(yùn)行時(shí)間。同樣，保持較低的隨機(jī)游動(dòng)系數(shù)也是十分重要的。
圖2說明了(非定量)隨機(jī)游動(dòng)(曲線20)與光纖陀螺儀中光源的峰值功率之間的關(guān)系。光纖陀螺儀輸出中的白噪聲有很多源。電子噪聲(暗電流和熱噪聲)、散粒噪聲和拍頻噪聲(或稱為相對(duì)強(qiáng)度噪聲)都對(duì)白噪聲有貢獻(xiàn)。電子噪聲對(duì)陀螺儀隨機(jī)游動(dòng)所作的貢獻(xiàn)與峰值功率成反比，散粒噪聲對(duì)陀螺儀隨機(jī)游動(dòng)所作的貢獻(xiàn)與峰值功率的平方根成反比。如圖2中所看到的那樣，拍頻噪聲(曲線22)所作的貢獻(xiàn)與峰值功率無關(guān)。因此它限制了用提高功率來降低隨機(jī)游動(dòng)的方法。相反地，在預(yù)定的范圍內(nèi)，提高峰值功率將減小電子噪聲(曲線24)和散粒噪聲(曲線26)對(duì)白噪聲的貢獻(xiàn)。在此范圍以外，提高功率將不會(huì)產(chǎn)生較好的隨機(jī)游動(dòng)性能。
隨著光源功率的增長(zhǎng)，拍頻噪聲也越發(fā)的重要起來。超發(fā)光二極管提供大約0.5毫瓦的峰值功率，而地球上還很少有額定功率接近10毫瓦的人為摻雜光源。參看圖2，拍頻噪聲對(duì)隨機(jī)游動(dòng)所作的貢獻(xiàn)只是散粒噪聲的幾分之一，在采用低功率光源時(shí)(如超發(fā)光二極管情況)，它也是電子噪聲的幾分之一。隨著光源功率的增加，拍頻噪聲部分將最終成為影響陀螺儀性能的主要因素。
未決美國(guó)專利申請(qǐng)為08/283,063、名稱為“用于減少光纖陀螺儀中隨機(jī)游動(dòng)的方法”，申請(qǐng)人為George A.Pavlath，揭示了上述問題。該項(xiàng)申請(qǐng)(與本發(fā)明為同一受讓人)揭示了一種對(duì)陀螺儀傳感器線圈內(nèi)相對(duì)傳播的光束進(jìn)行人為過調(diào)制偏置的方法。例如文中提到，將偏置置于圖1中陀螺儀輸出曲線上的工作點(diǎn)28和28′之間，而不是在傳統(tǒng)的±π/2工作點(diǎn)16與16′之間(或是±3π/2工作點(diǎn)18與18′之間)，則拍頻噪聲(或稱為相對(duì)強(qiáng)度噪聲)對(duì)隨機(jī)游動(dòng)的貢獻(xiàn)將隨著光源功率的增長(zhǎng)而減小。通過解決由拍頻噪聲源造成的限制，可以使以前無用的高功率光源得到進(jìn)一步的使用。
單軸和多軸陀螺儀配置都著重于處理由系統(tǒng)生成的交叉干擾而產(chǎn)生的誤差。例如數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和陀螺儀控制環(huán)驅(qū)動(dòng)放大器所產(chǎn)生的寄生信號(hào)會(huì)耦合進(jìn)同步解調(diào)器的輸入端。在三維測(cè)量裝置中，這種交叉耦合會(huì)在一個(gè)測(cè)量軸陀螺儀的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器與驅(qū)動(dòng)放大器和用來測(cè)量另外一個(gè)軸向的同步解調(diào)器之間發(fā)生。此外，在當(dāng)一個(gè)三維測(cè)量裝置被簡(jiǎn)化為只用一個(gè)檢測(cè)器的情況下，不同軸向間的輸出也會(huì)產(chǎn)生交叉干擾。
無論對(duì)于傳統(tǒng)類型(最大靈敏度)還是過調(diào)制類型，交叉干擾在有分級(jí)調(diào)制的情況下都代表了一個(gè)特殊的問題。在使用分級(jí)調(diào)制波形(如方波)時(shí)，最后使用的解調(diào)功能是調(diào)制功能的一個(gè)翻版。當(dāng)在驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器的信號(hào)與解調(diào)器的輸入之間產(chǎn)生電子泄漏或交叉干擾時(shí)，陀螺儀的輸出將經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)偏置值的處理。
Spahlinger在美國(guó)專利5,123,741，發(fā)明名稱為“帶有經(jīng)無校正解調(diào)器控制的數(shù)字相位變化復(fù)位功能的光纖Sagnac干涉儀”中提出了一個(gè)解決交叉干擾問題的辦法。該辦法主要依賴于對(duì)用以驅(qū)動(dòng)含有隨機(jī)元件或非校正元件的陀螺儀相位調(diào)制器信號(hào)波形進(jìn)行的設(shè)計(jì)。在討論交叉干擾問題時(shí)，這項(xiàng)專利所使用的方法只適用于傳統(tǒng)的、最大靈敏度(即±π/2，±3π/2)調(diào)制法，因此它不能獲得由過調(diào)制技術(shù)所帶來的各種優(yōu)點(diǎn)。
本受讓人擁有的另一項(xiàng)美國(guó)專利5,189,488，發(fā)明人為Mark et a1.發(fā)明名稱“使用正交序列的光纖陀螺儀”介紹了如何根據(jù)主解調(diào)器和第二解調(diào)器序列的特征來選擇可定的調(diào)制序列，以解決光纖陀螺儀中的電子交叉干擾。該專利所講述的技術(shù)也僅限于傳統(tǒng)的調(diào)制辦法。上述技術(shù)都是以假設(shè)使用傳統(tǒng)調(diào)制波形(即限制為±π/2，±3π/2調(diào)制)為前提的。上述提及的專利都沒有涉及過調(diào)制中的交叉干擾的問題。因此，這些技術(shù)都與那些有減低隨機(jī)游動(dòng)能力但據(jù)有固有限制的系統(tǒng)有關(guān)。
因此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供了一種利用Sagnac干涉儀測(cè)量旋轉(zhuǎn)速率的方法，該干涉儀含有一個(gè)光源，一個(gè)用于從上述光源的輸出產(chǎn)生一對(duì)光束的耦合器。該類干涉儀直接將光束導(dǎo)入傳感器線圈相反的兩個(gè)端口，光束在其內(nèi)部相對(duì)傳播，并且在光束通過所述線圈之后重新復(fù)合以形成輸出信號(hào)。它還含有一個(gè)用于在相對(duì)傳播的兩束光上產(chǎn)生一系列人為光學(xué)相移調(diào)制器，一個(gè)用于從輸出信號(hào)中提取旋轉(zhuǎn)速率信息的解調(diào)器。
本發(fā)明所使用的方法涉及到如何驅(qū)動(dòng)調(diào)制器以在相對(duì)傳播的光束之間附加一個(gè)人為相移序列。每個(gè)相移的寬度都與傳感器線圈的傳輸時(shí)間相等。人為相移序列是從相移值為±aπ/2b到±(4b-a)π/2b之間選擇的，其中a為奇整數(shù)而b為大于1的整數(shù)。
本發(fā)明還提供了一種產(chǎn)生波形的方法并以此構(gòu)成了Sagnac干涉儀的相位調(diào)制器。這種方法包括以下從模為2π的圖中獲得數(shù)值的步驟(i)將模為2π的圖分為S段，S為一整數(shù)并符合S×θ＝2πN其中θ等于|aπ/2b|，N為整數(shù)；(ii)為每個(gè)上述的分段分配一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的數(shù)值，并使得圖中相鄰的兩個(gè)分段之間的間隔在第一個(gè)角度方向上對(duì)應(yīng)于aπ/2b或-(4b-a)π/2b，而使圖中相鄰的兩個(gè)分段之間的間隔在相反的角度方向上對(duì)應(yīng)于-aπ/2b或(4b-a)π/2b。
然后該圖就以預(yù)先安排好的順序在第一個(gè)方向上通過所有的分段，然后再以相反的方向通過所有的分段，從而生成了一個(gè)分級(jí)波形。
之后，主解調(diào)和第二解調(diào)序列將會(huì)生成，它們分別與上述分級(jí)波形相對(duì)應(yīng)。生成的主解調(diào)和第二解調(diào)序列將與預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較直到該標(biāo)準(zhǔn)被滿足產(chǎn)生解調(diào)序列為止。最后，與滿足標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)序列相對(duì)應(yīng)的波形被選定。
本發(fā)明還對(duì)這種類型的系統(tǒng)在測(cè)量旋轉(zhuǎn)速率的方法上作了一些改進(jìn)。在該系統(tǒng)的光纖線圈中相對(duì)傳播有一對(duì)光束，這些光束被采用附加人為相移的方法進(jìn)行調(diào)制。本發(fā)明采用的改進(jìn)方法包括從±aπ/2b到±(4b-a)π/2b的數(shù)值之間選擇一個(gè)相移，其中a為奇整數(shù)而b為大于1的整數(shù)。
本發(fā)明的再一方面對(duì)用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)速率的Sagnac干涉儀進(jìn)行了改進(jìn)，即該儀器至少在一個(gè)軸向上含有一個(gè)相位調(diào)制器。該相位調(diào)制器將其寬度等于傳感器線圈傳輸時(shí)間的光學(xué)相移序列加在在至少一個(gè)傳感器線圈中相對(duì)傳播的一對(duì)光束上，并提供一種裝置，用于合并和解調(diào)至少一對(duì)光束以確定繞至少一個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)率。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)前面所述的Sagnac干涉儀所作的改進(jìn)應(yīng)包括一個(gè)發(fā)生器，該發(fā)生器用以為相位調(diào)制器提供一比特序列，從而獲得一個(gè)分級(jí)波形以附加一個(gè)數(shù)值為±aπ/2b和±(4b-a)π/2b的人為相移序列，其中a為奇整數(shù)而b為大于1的整數(shù)。
最后本發(fā)明提供了一個(gè)模為2π的圖形，用于生成驅(qū)動(dòng)光纖陀螺儀的相位調(diào)制器的分級(jí)波形，由此，±aπ/2b和±(4b-a)/2b的相移被加到陀螺儀傳感器線圈中相對(duì)傳播的光束上，其中a為奇整數(shù)，b為大于1的整數(shù)。該圖形由一個(gè)有S個(gè)分段的封閉圓周構(gòu)成，每個(gè)分段都與分級(jí)波形的數(shù)值相關(guān)聯(lián)。S為一整數(shù)并滿足S×θ＝2πN，其中θ等于|aπ/2b|，N為整數(shù)。圖形中的每個(gè)分段都分配有數(shù)值以使得在第一角度方向相鄰兩段之間的數(shù)值變化等于aπ/2b或-(4b-a)π/2b。同時(shí)，在相反角度方向的相鄰兩段之間的數(shù)值變化等于-aπ/2b或(4b-a)π/2b。
上述內(nèi)容及本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在下面進(jìn)行清晰、詳細(xì)的描述。說明書中還附有一套附圖。附圖中的標(biāo)號(hào)分別與其文字描述相對(duì)應(yīng)。同樣的標(biāo)號(hào)指的是通過文字和圖形描述的同類特征。
圖1是一個(gè)強(qiáng)度(或功率)作為光纖陀螺儀輸出的相移函數(shù)曲線圖，用以描述和對(duì)比過調(diào)制范圍內(nèi)的傳統(tǒng)方波調(diào)制；圖2描繪了光纖陀螺儀輸出的各種隨機(jī)噪聲成份與光源峰值功率之間的關(guān)系；圖3是一個(gè)用來生成分級(jí)波形的圖形，用于驅(qū)動(dòng)本發(fā)明所述的Sagnac干涉儀的相位調(diào)制器；圖4(a)和4(b)所示的波形是用來驅(qū)動(dòng)干涉儀相位調(diào)制器的信號(hào)波形，它也是作為最終使用的人為光學(xué)相移序列，這些相移是分別附加在陀螺儀傳感器線圈內(nèi)相對(duì)傳播的兩束光上的；圖5描繪了光纖陀螺儀輸出的強(qiáng)度或功率與相移的函數(shù)關(guān)系，說明根據(jù)本發(fā)明所述產(chǎn)生的隱含于人為相移序列之中的比例因子誤差修正；圖6是一個(gè)三維光纖Sagnac干涉儀的方框圖，它是在正交解調(diào)序列的基礎(chǔ)上利用調(diào)制的；圖7是一個(gè)功能方框圖，描述了發(fā)明中調(diào)制過程的實(shí)現(xiàn)；圖8是一個(gè)簡(jiǎn)化的示意圖。描述了發(fā)明中最小隨機(jī)游動(dòng)情況下的單向光纖信號(hào)干涉儀。
本發(fā)明直接針對(duì)使用分級(jí)調(diào)制序列的光纖陀螺儀中的交叉干擾問題。除“門限”之外(即為最大檢測(cè)靈敏度(±π/2，±3π/2)使用的調(diào)制波形)，該調(diào)制序列具有能夠減少陀螺儀輸出中的隨機(jī)游動(dòng)成分的好處。在本發(fā)明中，分級(jí)的過調(diào)制波形，無論是隨機(jī)的還是可定的，都被選擇用來在具有光電相位調(diào)制器的陀螺儀中使用。它帶來的好處在于，可以消除或大量減少陀螺儀輸出中的交叉干擾。根據(jù)本發(fā)明，過調(diào)制波形與最終解調(diào)序列完全不相關(guān)，這就有效地防止了由于調(diào)制信號(hào)泄漏而造成陀螺儀輸出的偏差。
本發(fā)明提供了一種生成圖形的方法。使用該圖形可以產(chǎn)生預(yù)定或隨機(jī)的后備過調(diào)制波形。然后該圖形將受到檢查以保證必要的如下所述的不相關(guān)條件得到滿足。此后，依靠調(diào)制波形的性質(zhì)(即可定的或隨機(jī)的)，就可以對(duì)符合的條件進(jìn)行檢查。圖形可以用隨機(jī)、偽隨機(jī)或可定的方法生成。在調(diào)制序列是隨機(jī)或偽隨機(jī)的情況下，輸出的誤差的消除需要很長(zhǎng)的時(shí)間，如美國(guó)專利5,123,741中所述。另一方面，只有那些在一定時(shí)間內(nèi)能消除輸出誤差的可定過調(diào)制序列會(huì)得到使用?！昂髠洹钡目啥ㄟ^調(diào)制序列具有正交的特性，如美國(guó)專利5,189,488所述。所以，本發(fā)明所介紹的在相對(duì)傳播的光束間附加一個(gè)相差形成人為調(diào)制序列的方法，使得陀螺儀輸出具有以下特征1.減少隨機(jī)游動(dòng)，2.減少對(duì)不可避免的系統(tǒng)交叉干擾的響應(yīng)靈敏度。
I.過調(diào)制序列的生成圖3是一個(gè)模為2π的圖形，根據(jù)本發(fā)明，該圖形可以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器的波形。通過使用如圖3所示的圖形，并滿足以下提到的必要條件，就可以立刻獲得隨機(jī)的和可定原點(diǎn)的波形從而在過調(diào)制范圍內(nèi)附加人為相移。這種已知的調(diào)制辦法可以使得干涉儀的輸出信號(hào)具有良好的隨機(jī)游動(dòng)性能。進(jìn)一步說，就是只有通過使用那些可定的、能滿足足夠條件的波形，才能解決陀螺儀系統(tǒng)中重要的寄生交叉干擾問題。
參考圖3，它介紹了人為相移為±3π/4和±5π/4的一個(gè)序列。每個(gè)離散的相移在寬度上都與單圈傳輸時(shí)間τ相等。將圖3與圖1中的陀螺儀輸出曲線進(jìn)行比較，則生成的過調(diào)制序列將涉及圖1中的工作點(diǎn)30，30′和32，32′之間的“切換”。
圖3由一個(gè)分成8段的封閉的圓形構(gòu)成。設(shè)計(jì)該圖形以生成可以驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器的分級(jí)波形，以在傳感器線圈內(nèi)相對(duì)傳播的兩束光之間附加相移分別為±3π/4和±5π/4。用以生成過調(diào)制分級(jí)波形的數(shù)值分別標(biāo)在每個(gè)分段內(nèi)，在圖3中安排如下沿逆時(shí)針方向(方向“A”)傳輸?shù)膬上噜彿侄卧跀?shù)值上相差+3π/4或-5π/4，而沿順時(shí)針方向(方向“B”)傳輸?shù)膬上噜彿侄卧跀?shù)值上相差-3π/4或+5π/4。從物理意義上講，兩分段之間的差異或級(jí)數(shù)差與由分級(jí)過調(diào)制波形的值的變化所附加的相移是相互對(duì)應(yīng)的。在經(jīng)過單圈傳輸時(shí)間τ之后，每個(gè)相差都會(huì)產(chǎn)生變化。
沿圖中逆時(shí)針方向(方向“A”)通過各分段，則數(shù)值為0，3π/4，3π/2，π/4，π，7π/4，π/2和5π/4的過調(diào)制波形將順序生成，其最后一個(gè)狀態(tài)將與初始狀態(tài)重合。標(biāo)有“R”的粗線從圓形的中心以間隔±5π/4向外伸出并與調(diào)制波形的2π模翻轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)。
在使用如圖3所示的圖形生成分級(jí)波形以產(chǎn)生光學(xué)相差之前，應(yīng)該注意到圖3所示的圖形中，分級(jí)驅(qū)動(dòng)波形并不一定要限制在±3π/4和±5π/4之間。一般分級(jí)過調(diào)制波形所需的類似圖形都遵從以下關(guān)系S×θ＝2πN上式中，θ表示過調(diào)制范圍中的相移大小，N為一個(gè)整數(shù)，S代表要生成一個(gè)過調(diào)制波形所需要的最小分段數(shù)。只有那些滿足公式(1)的相移才能用來生成上述圖形進(jìn)而獲得一個(gè)適當(dāng)?shù)倪^調(diào)制波形。當(dāng)考查一個(gè)后備相移±aπ/2b，它滿足上述公式時(shí)，最終生成的調(diào)制波形將包含有分級(jí)為±aπ/2b的相移和相移翻轉(zhuǎn)值(4b-aπ)/2b。所有從公式中得到的相移及翻轉(zhuǎn)值的絕對(duì)值總和為2π。下面列出的表I概括了基于公式1的用于設(shè)計(jì)圖形的不同的相移值。
表I相移 翻轉(zhuǎn)值 分段數(shù)±π/2 ±3π/2 4±3π/4 ±5π/4 8±5π/8 ±11π/8 16±7π/8 ±9π/8 16±9π/16 ±23π/1632±11π/16±21π/1632±13π/16±19π/1632±15π/16±17π/1632±17π/32±47π/3264
II.信號(hào)去相關(guān)必要條件通過將波形穿過以相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)如圖3所示的圖形(或根據(jù)公式1得出的類似圖形)，就可得到后備分級(jí)波形。每次旋轉(zhuǎn)都涉及從一個(gè)圖形分段到相鄰的另一個(gè)分段的間隔。正如前面所提到的，每?jī)蓚€(gè)分段之間的間隔(即兩對(duì)應(yīng)的調(diào)制電壓差)在數(shù)值上的變化與過調(diào)制相移或翻轉(zhuǎn)相移都相等。
過調(diào)制序列的類型，隨機(jī)，偽隨機(jī)或可定型，都決定了應(yīng)采用將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)合成起來的辦法。例如你可能利用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器并使用一個(gè)判斷準(zhǔn)則，即將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)與每個(gè)生成的偶數(shù)聯(lián)系起來，而將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)與每個(gè)生成的奇數(shù)聯(lián)系起來。相反與圖形相關(guān)的可定的順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)序列則是可以預(yù)先確定的。
如上述內(nèi)容所定義的那樣，過調(diào)制波形序列必須滿足兩個(gè)條件才有資格作為后備序列，其能達(dá)到與陀螺解調(diào)器去相關(guān)，由此才能用來消除交叉干擾。作為第一個(gè)必要條件，要求在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)(即大約1秒)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的間隔數(shù)必須等于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的間隔數(shù)。而第二個(gè)必要條件則是，圖3中的每個(gè)扇形區(qū)域在順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向上必須被通過一次。進(jìn)一步描述，就是在合理的時(shí)間間隔內(nèi)(大約1秒鐘)，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上穿過的扇形區(qū)數(shù)目應(yīng)該相等。
圖4(a)和4(b)描繪的是一個(gè)根據(jù)圖3獲得的用來驅(qū)動(dòng)Sagnoc干涉儀的相位調(diào)制器的波形以及所附加的人為光學(xué)相移序列。圖4(a)中的波形含有一個(gè)用來在過調(diào)制范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器的分級(jí)波形，它包括一系列±3π/4，±5π/4電壓等級(jí)，滿足兩個(gè)必要條件，從而使光纖陀螺儀中的調(diào)制(調(diào)制變化率)與解調(diào)之間互不相關(guān)。該波形在實(shí)質(zhì)上是可定的，它是通過先逆時(shí)針沿方向A轉(zhuǎn)動(dòng)，掃過圖3中的圖形，然后再順時(shí)針沿方向B轉(zhuǎn)動(dòng)掃過該圖形而形成的。圖4(b)是在陀螺儀傳感器線圈中相對(duì)傳播的兩束光上附加的人為光學(xué)相移的波形圖。其中所使用可定方式非常簡(jiǎn)單。圖4(a)和4(b)所示的例子也可用于其它的轉(zhuǎn)動(dòng)方案，其依據(jù)是圖3或類似的以光學(xué)相移為基礎(chǔ)的圖形。
如看到的那樣，附加的一系列人為光學(xué)相移(圖4(b))包括有5個(gè)數(shù)值為3π/4和-3π/4的相移；3個(gè)數(shù)值為5π/4和-5π/4的相移。在本發(fā)明所介紹的用來產(chǎn)生分級(jí)波形的方法中，還提供了對(duì)相位調(diào)制刻度因子(plase modulation scale factor error)誤差進(jìn)行自動(dòng)觀察的方法。這種方法的過程及結(jié)果可從圖5中看到。在圖5中，相移為±3π/4和±5π/4的工作點(diǎn)從34，34′，36，36′漂移到34″，34，36″，36，其原因主要是存在刻度因子誤差(即相移過大)。如圖5所示，3π/4和5π/4的工作點(diǎn)之間的分隔38是由刻度因子誤差造成的。在本圖中出現(xiàn)的結(jié)果就是相移過大。如果使用的相移過小，刻度因子太小，則相移將會(huì)改變方向。通過觀察分隔38發(fā)現(xiàn)，可以使用一種控制算法將刻度因子的數(shù)值調(diào)整合適(即0分隔)。由此，在有刻度因子誤差的情況下，如圖46所示，如果出現(xiàn)每3個(gè)5π/4之間有5個(gè)3π/4間隔這種情況，則從陀螺儀輸出觀察到的凈誤差為0，即-5×(3π/4)+3×(5π/4)-3×(5π/4)+5×(3π/4)＝0因此，將3π/4和5π/4的間隔比例設(shè)為5∶3應(yīng)該是得到正確結(jié)果的首要條件。更廣泛地說，應(yīng)將±aπ/2b和±(4b-a)π/2b出現(xiàn)的間隔設(shè)為(4b-a)∶a。
III.解調(diào)隨機(jī)(偽隨機(jī))序列根據(jù)本發(fā)明所述，一旦生成的隨機(jī)序列或偽隨機(jī)序列滿足了兩個(gè)必要條件之后，接著進(jìn)行的是調(diào)制信號(hào)的去相關(guān)以及調(diào)制信號(hào)變化率相對(duì)于解調(diào)序列的去相關(guān)。另外，再經(jīng)過刻度因子誤差的自我糾正，則通過隨機(jī)或偽隨機(jī)信號(hào)形成的分級(jí)過調(diào)制信號(hào)將使得陀螺儀輸出信號(hào)不受交叉干擾的影響。
在美國(guó)專利5,123,741中，講述了如何將由隨機(jī)生成的調(diào)制信號(hào)用作與之在統(tǒng)計(jì)學(xué)上與寄生信號(hào)無關(guān)的解調(diào)信號(hào)。在那項(xiàng)發(fā)明中，隨機(jī)或偽隨機(jī)分級(jí)過調(diào)制波形的產(chǎn)生將基本上消除了陀螺儀輸出信號(hào)中的交叉干擾。隨機(jī)序列將減少陀螺儀輸出信號(hào)受交叉干擾的影響。而偽隨機(jī)波形(由預(yù)定長(zhǎng)度的重復(fù)隨機(jī)序列構(gòu)成)，在理論上將不能完全消除交叉干擾對(duì)陀螺儀輸出產(chǎn)生的影響。
IV.解調(diào)正交序列在本發(fā)明中，調(diào)制波形及其變化率通過正交的辦法與解調(diào)序列互不相關(guān)。有兩個(gè)序列Ai，Bi，如果AiBi在n個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)總和為0，則可認(rèn)為Ai，Bi在n個(gè)時(shí)間周期內(nèi)正交。這樣的序列是可以預(yù)先確定的。與隨機(jī)或偽隨機(jī)序列不同，一對(duì)被設(shè)計(jì)為正交的序列在預(yù)定的一段時(shí)間間隔內(nèi)，其平均值肯定為0。與之相反，擁有隨機(jī)特征的序列則可以包括不確定長(zhǎng)度的與之相關(guān)的一些子序列。這種正交序列的特征將允許用戶分析代表光學(xué)線路有限數(shù)目調(diào)制間隔的數(shù)據(jù)。
不是所有的波形都可用于解決相位調(diào)制問題，本發(fā)明人基于正交解調(diào)序列總結(jié)了一系列的選擇規(guī)則，用于選擇適當(dāng)?shù)牟ㄐ?，以將人為相差附加在相?duì)傳播的光束上。
在本發(fā)明中，使用了一個(gè)正交標(biāo)準(zhǔn)作為選擇可定過調(diào)制序列的充分條件。將該標(biāo)準(zhǔn)與前面所述的圖4(a)中的分級(jí)波形相聯(lián)系，并且參看借以獲得該波形的圖3，則對(duì)用于正交的可定過調(diào)制電壓波形的估計(jì)如下。根據(jù)圖3中分段與分段之間的傳輸方向(A為反時(shí)針，B為順時(shí)針)，將一個(gè)從圖4(a)分級(jí)波形中獲得的主解調(diào)序列人為地分配以+1和-1值。一般地，對(duì)每個(gè)逆時(shí)針分段與分段間隔分配給+1，而對(duì)順時(shí)針間隔分配以-1。
如前面所述，圖4(a)的波形是根據(jù)圖3中的圖形生成的，它從“0”電壓段開始選取8個(gè)逆時(shí)針級(jí)，然后再順序選取了8個(gè)順時(shí)針間隔。根據(jù)本發(fā)明前面所述，這種可預(yù)先確定的方案滿足了用以生成驅(qū)動(dòng)波形的兩個(gè)必要條件。跟隨上述內(nèi)容的主解調(diào)序列為〔+1，+1，+1，+1，+1，+1，+1，+1，-1，-1，-1，-1，-1，-1，-1，-1〕。第二解調(diào)序列也跟隨圖4(a)的分級(jí)電壓波形，也可從圖3圖形獲得一系列數(shù)值+1和-1構(gòu)成。
第二或等級(jí)因子解調(diào)序列是通過將數(shù)值+1分配給以下情況來確定的。在這種情況下，一條標(biāo)有R的粗線翻轉(zhuǎn)軸在分級(jí)波形生成期間橫穿圖3中的圖形，同時(shí)，它將數(shù)值-1分配給其它轉(zhuǎn)動(dòng)的間隔。此時(shí)參看圖4(a)所代表的可確定的波形，則相應(yīng)的第二解調(diào)序列順序?yàn)椤?1，-1，+1，-1，-1，+1，-1，+1，+1，-1，+1，-1，-1，+1，-1，-1〕?？紤]到為Sagnac干涉儀選擇調(diào)制序列的規(guī)則，它指定相關(guān)的主解調(diào)序列與第二解調(diào)序列必須是正交的，應(yīng)將兩序列對(duì)應(yīng)的元素全部相乘，然后取和。本文中將兩序列對(duì)應(yīng)相乘后產(chǎn)生-1，-1，+1，，-1，-1，+1，-1，+1，-1，+1，-1，+1，+1，-1，+1，+1，其總和為0。所以，圖4(a)中的分級(jí)電壓波形不光滿足根據(jù)本發(fā)明所要求的可定過調(diào)制波形的必要條件，還滿足了相關(guān)的主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列應(yīng)正交的充分條件。
如上所獲得的“后備”波形應(yīng)該得到與陀螺儀輸出有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)的檢查。在實(shí)際中，大量的后備相移序列將被輸入計(jì)算機(jī)。如前面所述，一些選擇規(guī)則(即充分條件)與數(shù)字解調(diào)序列的結(jié)果無關(guān)。而另一些規(guī)則則只適用于這種數(shù)字序列。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)條件序列的檢查應(yīng)按照兩種標(biāo)準(zhǔn)類型并以任何順序來進(jìn)行。
首先看看解調(diào)。每個(gè)分級(jí)波形都被轉(zhuǎn)換為主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列。然后將這對(duì)序列按對(duì)應(yīng)元素逐個(gè)相乘，以檢驗(yàn)它們是否正交。不滿足正交條件的一對(duì)序列將被拋棄。剩下的波形將如下所述，進(jìn)行進(jìn)一步的分析以排除不合適的波形。
作為第二個(gè)選擇規(guī)則，要求分級(jí)波形的+aπ/2b(b≠1)和-(4b-a)π/2b的總數(shù)必須與其-aπ/2b和+(4b-a)π/2b的總數(shù)相等。這是因?yàn)橥勇輧x輸出干涉條紋中+aπ/2b處的斜率與-(4b-a)π/2b的斜率相同。而-aπ/2b和+(4b-a)π/2b的斜率也相同。由于陀螺儀的干涉條紋的導(dǎo)數(shù)或斜率表示的是變化率差，主解調(diào)或變化率解調(diào)將檢查曲線的斜率值。解調(diào)中的正(負(fù))斜率點(diǎn)數(shù)與負(fù)(正)斜率點(diǎn)數(shù)之間的差異將會(huì)給強(qiáng)度信號(hào)帶來一個(gè)靈敏度低的位置，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的變化率表示。
最后一個(gè)選擇規(guī)則是，出現(xiàn)電壓值為±aπ/2b的數(shù)目與出現(xiàn)電壓值為±(45-a)π/2b的數(shù)目比應(yīng)為(4b-a)/a。如果這種條件或規(guī)則不能滿足，將會(huì)作為刻度因子誤差的函數(shù)的明顯的平均強(qiáng)度水平漂移。此外，檢測(cè)器或前置放大器中出現(xiàn)漂移會(huì)干擾對(duì)刻度因子誤差的測(cè)量。
前面提到，除了上面所述的用來檢查后備分級(jí)波形的標(biāo)準(zhǔn)以外，還有一些規(guī)則與解調(diào)序列隱含有關(guān)。這些規(guī)則對(duì)單向和多向陀螺儀系統(tǒng)都適用，對(duì)其闡述如下1.主解調(diào)序列與第二解調(diào)序列必須正交。這項(xiàng)規(guī)則已經(jīng)在前面提到。該規(guī)則可以保證速率誤差值與刻度因子誤差值之間沒有交叉。即刻度因子誤差的出現(xiàn)不能證明速率，反之亦然。
2.分級(jí)波形的數(shù)字表示和單個(gè)數(shù)字位以及它們的積分與微分都應(yīng)同時(shí)與主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列相正交。
3.波形電壓變化的數(shù)字表示和單個(gè)數(shù)字位以及它們的積分與微分都應(yīng)同時(shí)與主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列相正交。
4.就一個(gè)單一的檢測(cè)器裝置來說，任何陀螺儀的主解調(diào)必須與任何其它陀螺儀的主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列相正交。同樣任一陀螺儀的第二解調(diào)也應(yīng)與任何其它陀螺儀的主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列相正交。它參照了對(duì)調(diào)制序列選擇時(shí)所作的討論，并參照單一陀螺儀系統(tǒng)對(duì)多元系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)展。
5.對(duì)單一的檢測(cè)器裝置來說，任何陀螺儀的電壓波形的數(shù)字表示和單個(gè)數(shù)字位以及它們的積分與微分都應(yīng)同時(shí)與第一解調(diào)和第二解調(diào)相正交。任一陀螺儀的波形變化的數(shù)字表示和單個(gè)數(shù)字位以及它們的積分與微分都應(yīng)同時(shí)與任何其它的陀螺儀的第一解調(diào)和第二解調(diào)相正交。
6.序列長(zhǎng)度應(yīng)是最短的(最好按32個(gè)陀螺儀傳輸循環(huán)的順序或更少)，從而保證有足夠的循環(huán)控制帶寬(該帶寬與序列長(zhǎng)度成反比)。
在上面所述的規(guī)則中，對(duì)于單軸系統(tǒng)，第一項(xiàng)條件是應(yīng)該絕對(duì)滿足的。而對(duì)多軸系統(tǒng)來說，第四項(xiàng)條件是應(yīng)該絕對(duì)滿足的。此外，在利用多個(gè)檢測(cè)器的多軸系統(tǒng)中，第一項(xiàng)也是應(yīng)該絕對(duì)滿足的。其它的規(guī)則(如消除由交叉干擾造成的漂移)并不需要絕對(duì)滿足。
V.用于處理過調(diào)制的陀螺儀配置圖6為一個(gè)三維光纖Sagnac干涉儀的結(jié)構(gòu)框圖。它就是使用分級(jí)波形來驅(qū)動(dòng)陀螺儀相位調(diào)制器的。圖6中的布局適于處理系統(tǒng)中的光學(xué)線路40，42和44的輸出。系統(tǒng)中只有一個(gè)光源46和一個(gè)檢測(cè)器48，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解，根據(jù)本發(fā)明，圖6所示的電路及其相關(guān)的分級(jí)過調(diào)制波形可易于被改型以在其它的多軸陀螺儀系統(tǒng)(例如2或4個(gè)軸)中得到相應(yīng)的應(yīng)用。
再回到圖6，激光二極管光源46提供的能量通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換多路光纖耦合器50注入光纖52之中。光纖52被用作光源時(shí)也用光學(xué)前置放大器。
由寬帶光纖光源52出射的光束被加載在由主(50/50)耦合器56、一對(duì)第二(50/50)耦合器58和60構(gòu)成的分束-聚束網(wǎng)絡(luò)54上。如圖所示。分束-聚束網(wǎng)絡(luò)54的工作是將入射的光束均等地分成4個(gè)光波，其中3個(gè)光束被送至光學(xué)線路40，42和44中，用于測(cè)量3個(gè)正交軸的旋轉(zhuǎn)速率。第4部分光束被送至監(jiān)視檢測(cè)器62中，它檢測(cè)器構(gòu)成電路的一部分以穩(wěn)定寬帶光纖源前置放大器52的輸出。這種電路被認(rèn)為不是本發(fā)明的重要特征，因而未在圖6中作詳細(xì)的說明。
多功能集成光學(xué)塊64，66和68分別與光學(xué)線路40，42和44相聯(lián)系。每個(gè)這種集成塊都含有一個(gè)光電性能活躍的襯底，如LinbO3或LiTaO3，該襯底上淀積或擴(kuò)散形成一個(gè)Y型連接的波導(dǎo)而且還有一個(gè)偏振器。它的功能是作為一個(gè)分束-聚束網(wǎng)絡(luò)54與光纖線路40，42和44之間的連接口，用來將入射光束分開(然后聚合)為兩束可在線路中相對(duì)傳播的光。同時(shí)也作為一個(gè)相位調(diào)制器，在相對(duì)傳播的一對(duì)光束之間附加一個(gè)人為誤差。在后一種情況下，應(yīng)將其理解為每個(gè)光學(xué)集成塊64，66和68都具有相位調(diào)制功能，從而影響本發(fā)明中所述的過調(diào)制序列。本功能對(duì)模擬波形十分敏感，而模擬波形是由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的，闡述如下。
每個(gè)光學(xué)線路40，42和44都經(jīng)過一個(gè)選定的波形的單獨(dú)調(diào)制。在一定程度上，這個(gè)波形與陀螺儀上使用的其它兩個(gè)波形有關(guān)(但互相獨(dú)立)。數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器70，72，和74分別為集成塊64，66和68提供模擬電信號(hào)，引入光學(xué)相移。
陀螺儀中受到相位調(diào)制的光學(xué)輸出信號(hào)40，42和44通過分束/聚束網(wǎng)絡(luò)54返回并依次在耦合器58和56中合成。合成后的信號(hào)通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換多路光纖耦合器50被傳輸至寬帶光纖源52。后者現(xiàn)在是作為光學(xué)前置放大器使用的。然后，該合成信號(hào)被加載到光電檢測(cè)器48上。在光電檢測(cè)器48中光信號(hào)被轉(zhuǎn)換為與光強(qiáng)度成正比的相應(yīng)電流或電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)換而來的電信號(hào)經(jīng)前置放大器76后，被加在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器78中以生成一個(gè)放大的數(shù)字化的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)將被同時(shí)傳輸?shù)?個(gè)數(shù)字速率解調(diào)器80，82和84中。
數(shù)字信號(hào)處理器86與每個(gè)速率解調(diào)器80，82和84相聯(lián)系，并且提供輸出，用來指示數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器70，72和74在與之相對(duì)應(yīng)的陀螺儀線路40，42和44中附加調(diào)制波形，在收到相同的合成輸出信號(hào)時(shí)，每個(gè)速率解調(diào)器80，82和84都從信號(hào)處理器86中通過數(shù)據(jù)線88，90和92分別收到一個(gè)唯一的主解調(diào)序列。接下來，信號(hào)處理器86通過總線94，96和98收到由各個(gè)軸傳來的經(jīng)解調(diào)后的速率信號(hào)。每個(gè)速率解調(diào)器的輸出都代表了相互正交的軸中的一個(gè)軸向上的速率誤差信號(hào)。然后，經(jīng)解調(diào)后的速率信號(hào)將經(jīng)過信號(hào)處理器86(或同級(jí)別的信號(hào)處理器)的處理，從而產(chǎn)生一個(gè)斜率反饋信號(hào)，該信號(hào)被加入調(diào)制序列中使得特定的陀螺儀能將它的解調(diào)器輸出的速率差信號(hào)變?yōu)?。
由轉(zhuǎn)換器48提供的數(shù)字信號(hào)也被提供給第二解調(diào)器100，102和104。第二解調(diào)器與測(cè)量相位調(diào)制器的刻度因子誤差有關(guān)。每個(gè)解調(diào)器100、102和104也從信號(hào)處理器56，通過數(shù)據(jù)線106，108和110中分別收到一個(gè)唯一的第二解調(diào)序列。接下來，信號(hào)處理器56通過總線112，114和116接收到經(jīng)解調(diào)后的每個(gè)軸向上的刻度因子數(shù)據(jù)，每個(gè)刻度因子解調(diào)器的輸出都代表了互相正交的軸中的一個(gè)軸向上的刻度因子誤差信號(hào)。然后，經(jīng)解調(diào)后的刻度因子信號(hào)將經(jīng)過信號(hào)處理器86(或同級(jí)別的信號(hào)處理器)的處理，從而對(duì)任何殘余的刻度因子信號(hào)誤差產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償。這種補(bǔ)償可以用很多方法完成。例如，利用速率解調(diào)器80，82和84的輸出及調(diào)制和復(fù)位值產(chǎn)生的數(shù)字斜率信號(hào)，可以與用來補(bǔ)償相位調(diào)制器靈敏度誤差的刻度因子相乘。另一方面，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器70，72和74的參考電壓可被調(diào)整，從而使數(shù)/模轉(zhuǎn)換器70、72和74的數(shù)字輸入能生成與相位調(diào)制器靈敏度相對(duì)應(yīng)的模擬電壓。雖然圖6中，速率解調(diào)器和刻度因子解調(diào)器是分開畫的，也可以將這些功能直接在信號(hào)處理器86內(nèi)一起處理，只要吞吐量足夠。
圖7為信號(hào)處理器86的示意圖。信號(hào)處理器86為3個(gè)速率解調(diào)器80，82和84中的每一個(gè)都提供了獨(dú)有的參考信號(hào)。接下來，它也從這些解調(diào)器接收輸出速率誤差信號(hào)。然后這些速率差信號(hào)將如本發(fā)明所述的那樣經(jīng)過處理，以便在下一個(gè)循環(huán)傳輸時(shí)間內(nèi)為調(diào)制器64，66和68提供驅(qū)動(dòng)和反饋信號(hào)。
就信號(hào)處理器的操作細(xì)節(jié)而論，對(duì)圖7所作的圖形上和文字上的說明都是簡(jiǎn)化了的，但是，從前面所討論的內(nèi)容可以理解，下面的討論也適于其它使用類似處理過程的其它軸向。與三軸相關(guān)的處理信號(hào)方面本質(zhì)的不同在于為每個(gè)軸分配的調(diào)制序列之間的區(qū)別，從前面所述的內(nèi)容可以明顯看出，對(duì)選擇解調(diào)序列的過程來說，它利用相關(guān)的選擇規(guī)則將多軸系統(tǒng)中所有的軸都考慮進(jìn)來，并以可預(yù)先確定的分級(jí)過調(diào)制波形為基礎(chǔ)。即在使用單個(gè)檢測(cè)器18的三維系統(tǒng)中，如圖所示解調(diào)器序列(及與之相對(duì)應(yīng)的調(diào)制序列)的選擇是作為一個(gè)組進(jìn)行的。
參考圖7，信號(hào)處理器的不同功能用虛線框86表示。通過注意被數(shù)/模轉(zhuǎn)換器70的輸出調(diào)制過的陀螺儀的各個(gè)軸向，并注意到各軸向的輸出信號(hào)是在速率解調(diào)器84中得到解調(diào)的，則可以發(fā)現(xiàn)，每個(gè)軸向上的主解調(diào)序列是由主解調(diào)/調(diào)制發(fā)生器118(3個(gè)發(fā)生器中的一個(gè))產(chǎn)生的。這種序列可以是可定的，隨機(jī)的或偽隨機(jī)的。如前所述，從主解調(diào)/調(diào)制發(fā)生器產(chǎn)生的序列被加載到速率解調(diào)器84，用來從檢測(cè)器84所收到的合成輸出信號(hào)中提取與軸向?qū)?yīng)的速率誤差信號(hào)。在使用可定過調(diào)制的情況下，發(fā)生器118含有一個(gè)寄存器，可存儲(chǔ)預(yù)先編程的由+1----1組成的序列。在使用隨機(jī)過調(diào)制的情況下，發(fā)生器118含有一個(gè)可以按隨機(jī)程序提供+1和-1的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。最后，在使用偽隨機(jī)調(diào)制的情況下，發(fā)生器118含有的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器與存有預(yù)定長(zhǎng)度的存儲(chǔ)器是合成使用的。
速率誤差信號(hào)被加載到斜率發(fā)生器120上，從而產(chǎn)生與陀螺儀的相位斜率相對(duì)應(yīng)的數(shù)字序列。
數(shù)字積分器112首先從發(fā)生器118中收到數(shù)字主解調(diào)序列。數(shù)字積分器122可有效地“跟蹤”如圖3所述的傳輸。如前面所述，用主解調(diào)序列代表的傳輸可將人為附加相移與數(shù)字解調(diào)序列相聯(lián)系起來。調(diào)制被加在由斜率發(fā)生器120產(chǎn)生的數(shù)字斜率上，以便為陀螺儀相位調(diào)制器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。但是，為適應(yīng)有限的驅(qū)動(dòng)電壓范圍，有必要將信號(hào)翻轉(zhuǎn)或復(fù)位以保證它能覆蓋整個(gè)2nπ范圍。
有一個(gè)翻轉(zhuǎn)傳感器124可用于檢測(cè)如圖3所述的翻轉(zhuǎn)間隔。它既可以是一個(gè)數(shù)字比較器，又可以直接以二進(jìn)制的格式表示出結(jié)果。當(dāng)一個(gè)翻轉(zhuǎn)間隔被檢測(cè)后，要進(jìn)行測(cè)量的軸向上的第二解調(diào)序列將被相應(yīng)地存儲(chǔ)起來，作為該軸產(chǎn)生的第二解調(diào)序列。緩沖區(qū)126將接收該第二解調(diào)序列。然后它被加載到第二解調(diào)器104上。第二解調(diào)器104是在由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器78提供的FOG輸出信號(hào)的數(shù)字表示的基礎(chǔ)上工作的。第二解調(diào)器104可確定刻度因子誤差，并通過乘法器128對(duì)該誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而將數(shù)字輸出調(diào)至適當(dāng)值以適合實(shí)際的相位調(diào)制器刻度因子(或靈敏度)。
乘法器128的輸出含有一個(gè)用來正確標(biāo)度陀螺儀相位調(diào)制器靈敏度的調(diào)制及斜率合成信號(hào)的數(shù)字表示。然后，該輸出將被加載到選定軸向上的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器70中，以便驅(qū)動(dòng)光電調(diào)制器64。
通過應(yīng)用本發(fā)明所說的方法，并就如何選擇用來驅(qū)動(dòng)光纖陀螺儀相位調(diào)制器的分級(jí)波形而言，可以得到較小的隨機(jī)游動(dòng)，并且不需要對(duì)過調(diào)制施加很大的偏置。在以下情況下由交叉干擾帶來的影響將被消除。根據(jù)本發(fā)明，不管使用可定調(diào)制還是隨機(jī)調(diào)制方案都可解決上述問題。
圖8是一個(gè)經(jīng)簡(jiǎn)化的單軸Sagnac光纖干涉儀的示意圖。根據(jù)本發(fā)明所述，它可以達(dá)到隨機(jī)游動(dòng)最小的性能。其中光纖線圈130與光學(xué)集成塊132連接。該集成塊的類型與圖6中所示的64，66和68部件相同。Y型連接置于光學(xué)集成塊132的內(nèi)部。它將入射的光束分成一束光沿順時(shí)針方向傳播，另一束沿逆時(shí)針方向傳播。當(dāng)光束重新合成于Y型連接142之后，合成的輸出光束被導(dǎo)向檢測(cè)器138。(Y型連接的底部是與耦合器134粘在一起的。它的一個(gè)分支與光源136連接，而另一個(gè)分支與檢測(cè)器138相連接。所以從光源136，如半導(dǎo)體或光纖源中出射的光束經(jīng)過耦合器134和Y型連接142進(jìn)入光纖線圈130，從光纖線圈130出射的光束又經(jīng)Y型連接142的合成，然后沿耦合器134傳播至檢測(cè)器138)。檢測(cè)器138將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后將該電信號(hào)沿導(dǎo)線140加載至與圖6所示的76和78部件類似的放大器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上。陀螺儀的調(diào)制和控制是通過一個(gè)如圖6所示的單通道完成的。它的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也是由與圖6中部件70相類似的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的。驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制了光學(xué)集成塊132的相位調(diào)制器。所以，除了那些將單個(gè)速率解調(diào)器或第二解調(diào)器僅用于陀螺儀的單個(gè)軸向的情況，圖6和圖7所講述的內(nèi)容僅用于圖8中的單軸干涉儀。
參照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已作了描述，但這不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍及等價(jià)保護(hù)范圍由下面所附的權(quán)利要求加以限定。
權(quán)利要求
1.一種利用Sagnac干涉儀測(cè)量旋轉(zhuǎn)速率的方法，這種Sagnac干涉儀包括一個(gè)光源、一個(gè)用來從上述光源的輸出產(chǎn)生一對(duì)光束的耦合器并引導(dǎo)上述光束分別射進(jìn)傳感器線圈相對(duì)的兩端并在其中相對(duì)傳播，然后，在上述線圈中傳播一周后，兩相對(duì)傳播的光束被再次合成以提供輸出信號(hào)，一個(gè)用來在上述相對(duì)傳播的兩光束上附加一個(gè)人為光學(xué)相移的調(diào)制器和一個(gè)用來從上述輸出信號(hào)中提取旋轉(zhuǎn)速率信息的解調(diào)器；上述方法由以下步驟組成a)驅(qū)動(dòng)上述調(diào)制器以在上述相對(duì)傳播的兩光束上附加一個(gè)人為光學(xué)相移序列，每個(gè)上述相移的寬度與在傳感器線圈中傳輸?shù)臅r(shí)間相等；并且b)選擇上述人為相移是從數(shù)值±aπ/2b到±(4b-a)π/2b之間選擇的，其中a為一個(gè)奇整數(shù)，b為大于1的整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于選擇一個(gè)序列的步驟進(jìn)一步含有可以獲得上述數(shù)值的模為2π的圖形。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于上述用來獲得模為2π的圖形的步驟進(jìn)一步含有以下步驟a)將上述圖形分為S個(gè)分段，每個(gè)這樣的分段都與用來驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器的分級(jí)波形的數(shù)值相對(duì)應(yīng)，S為一個(gè)整數(shù)，并符合S×θ＝2πN其中θ為|aπ/2b|，N為一個(gè)整數(shù)。b)將上述數(shù)值賦予上述各分段，使得(i)在第一個(gè)角度方向上的相鄰兩分段之間的間隔等于aπ/2b或-(4b-a)π/2b，并且在與第一個(gè)角度相反的方向上，相鄰兩分段之間的間隔等于-aπ/2b到(4b-a)π/2b相等；且(ii)每一個(gè)數(shù)值都不大于2π；同時(shí)，c)用一個(gè)翻轉(zhuǎn)軸標(biāo)示出在上述第一角度中數(shù)值遞減的兩相鄰分段之間的邊界。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于選擇上述用來驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的數(shù)值的步驟進(jìn)一步含有以下步驟a)在第一個(gè)方向上通過所有上述圖形中的分段；并且b)在與第一個(gè)方向相反的方向上通過所有上述圖形中的分段。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括用偽隨機(jī)序列通過上述圖形而獲得上述分級(jí)波形的步驟。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括用隨機(jī)生成的序列通過上述圖形而獲得上述分級(jí)波形的步驟。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括用可定序列通過上述圖形而獲得上述分級(jí)波形的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟a)生成與第一個(gè)分級(jí)波形相對(duì)應(yīng)的主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列。然后，b)根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上述主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列進(jìn)行比較。c)對(duì)至少一個(gè)上述分級(jí)波形重復(fù)步驟a和b，直到生成的解調(diào)序列滿足上述標(biāo)準(zhǔn)為止；d)選擇與滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)序列相對(duì)應(yīng)的上述分級(jí)波形。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于產(chǎn)生與一個(gè)選定序列相對(duì)應(yīng)的主解調(diào)和第二解調(diào)序列的步驟與進(jìn)一步含有將數(shù)值+1或-1賦予上述圖形中的可預(yù)定間隔的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于在獲得上述主解調(diào)序列的步驟特征中，進(jìn)一步含有以下步驟a)將數(shù)值+1賦予上述圖形中的每個(gè)逆時(shí)針間隔；并且b)將數(shù)值-1賦予上述圖形中的每個(gè)順時(shí)針間隔。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在獲得上述第二解調(diào)序列的步驟特征中，進(jìn)一步含有以下步驟a)間隔每穿過上述圖形中的翻轉(zhuǎn)軸一次，賦予數(shù)值+1；并且b)間隔每穿過上述圖形中的非翻轉(zhuǎn)軸一次，賦予數(shù)值-1。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于用來比較上述解調(diào)序列的步驟包括以下步驟a)將上述序列中的元素對(duì)應(yīng)相乘；然后，b)對(duì)上述乘積結(jié)果取和。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述選擇步驟包括選擇一個(gè)序列以使上述所有乘積結(jié)果的和為零。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包含以下步驟a)將上述相移與上述主解調(diào)序列，按照對(duì)應(yīng)元素逐個(gè)相乘；然后b)將上述乘積結(jié)果取和；然后c)選擇一個(gè)上述乘積和為零的序列。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包含以下步驟a)將上述每個(gè)相移與上述第二解調(diào)序列，按照對(duì)應(yīng)元素逐個(gè)相乘；然后b)將上述乘積結(jié)果取和；然后c)選擇一個(gè)上述乘積和為零的序列。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包含以下步驟a)計(jì)算上述序列相鄰相移之間的間隔的數(shù)值；然后b)將上述每個(gè)間隔與上述主解調(diào)序列，按照對(duì)應(yīng)元素逐個(gè)相乘；然后c)將上述乘積結(jié)果取和；然后d)選擇一個(gè)上述乘積和為零的序列。
17.用來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)Sagnac干涉儀的相位調(diào)制器的波形的方法，包含以下步驟a)為獲取模為2π的圖形中的數(shù)值，應(yīng)通過(i)將上述模為2π的圖形分為S個(gè)分段，S為一整數(shù)并符合S×θ＝2πN，其中θ等于|aπ/2b|，N為一個(gè)整數(shù)；然后(ii)為每個(gè)上述的分段分配一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的數(shù)值，并使得圖中相鄰的兩個(gè)分段之間的間隔在第一個(gè)角度方向上對(duì)應(yīng)于aπ/2b或-(4b-a)π/2b，而使圖中相鄰的兩個(gè)分段之間的間隔在相反的角度方向上對(duì)應(yīng)于-aπ/2b或(4b-a)π/2b；然后，b)根據(jù)預(yù)定的順序，在第一個(gè)方向上通過上述圖形的所有上述分段，并且再?gòu)呐c第一個(gè)方向相反的方向上通過所有上述分段，從而產(chǎn)生一個(gè)分級(jí)波形；然后c)生成與上述分級(jí)波形相對(duì)應(yīng)的主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列；接下來d)根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列進(jìn)行比較；然后e)重復(fù)步驟b，直到生成的解調(diào)序列滿足上述的標(biāo)準(zhǔn)為止；接著f)選擇與滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)序列相對(duì)應(yīng)的上述分級(jí)波形。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于上述的標(biāo)準(zhǔn)是主解調(diào)序列與第二解調(diào)序列之間是正交的。
19.在用來測(cè)量這樣一種類型的旋轉(zhuǎn)速率的方法，即其中一對(duì)光束在光纖線圈中相對(duì)傳播，并且在每一圈傳輸時(shí)間中用一系列附加于其中的人為相移對(duì)這對(duì)光束加以調(diào)制，其改進(jìn)方法包括步驟從±aπ/2b到±(4b-a)π/2b的數(shù)值之間選擇上述相移，其中a為奇整數(shù)而b為大于1的整數(shù)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于選擇上述相移的步驟進(jìn)一步包括從模為2π的圖形中獲得用來驅(qū)動(dòng)上述解調(diào)器的數(shù)值的步驟。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于上述的用來獲得模為2π的圖形的步驟進(jìn)一步含有以下步驟a)將上述模為2π的圖形分為S個(gè)分段，S為一整數(shù)并符合S×θ＝2πN，其中θ等于aπ/2b，N為一個(gè)整數(shù)；然后b)為每個(gè)上述的分段分配一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的數(shù)值，并使得圖中相鄰的兩個(gè)分段之間的間隔在第一個(gè)角度方向上對(duì)應(yīng)于aπ/2b或-(4b-a)π/2b，而使圖中相鄰的兩個(gè)分段之間的間隔在相反的角度方向上對(duì)應(yīng)于-aπ/2b或(4b-a)π/2b。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包含通過下列步驟選擇用來驅(qū)動(dòng)上述解調(diào)器的數(shù)值a)在第一個(gè)角度方向上通過上述圖形中的所有上述分段；并且，b)從與第一個(gè)方向相反的方向上通過上述圖形中的所有上述分段。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包含了根據(jù)一個(gè)偽隨機(jī)序列，通過上述圖形獲得上述分級(jí)波形的步驟。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包含了根據(jù)一個(gè)隨機(jī)生成序列，通過上述圖形獲得上述分級(jí)波形的步驟。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包含了根據(jù)一個(gè)可定序列，通過上述圖形獲得上述分級(jí)波形的步驟。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包含以下步驟a)生成與所通過的上述圖形相對(duì)應(yīng)的主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列。然后，b)根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上述主解調(diào)序列和第二解調(diào)序列進(jìn)行比較。c)對(duì)至少一個(gè)上述分級(jí)波形重復(fù)步驟a和b，直到生成的解調(diào)序列滿足上述標(biāo)準(zhǔn)為止；d)選擇與滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)序列相對(duì)應(yīng)的上述分級(jí)波形。
27.在用來測(cè)量繞至少一個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)速率的Sagnac干涉儀中，含有一個(gè)相位調(diào)制器，它可以將寬度與傳感器線圈傳輸時(shí)間相等的光學(xué)相移序列附加在沿至少一個(gè)傳感器線圈內(nèi)的相對(duì)傳播的兩束光上，以及用于復(fù)合和解調(diào)所述至少一對(duì)光束以確定至少一個(gè)軸向上的旋轉(zhuǎn)速率的裝置，對(duì)它的改進(jìn)包括，有一個(gè)發(fā)生器，以對(duì)上述相位調(diào)制器提供一比特序列，其作用是獲得一個(gè)分級(jí)波形以附加一個(gè)數(shù)值為±aπ/2b和±(4b-a)π/2b的人為相移，其中a為一個(gè)奇整數(shù)，b為一個(gè)大于1的整數(shù)。
28.如權(quán)利要求27所述的Sagnac干涉儀，其特征在于上述發(fā)生器進(jìn)一步含有一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。
29.一個(gè)模為2aπ/2b的圖形，用于生成一個(gè)分級(jí)波形以驅(qū)動(dòng)光纖陀螺儀的相位調(diào)制器，由此±aπ/2b到±(4b-a)/2b的人為相位被附加到在該陀螺傳感器線圈中相對(duì)傳播的光束上，其中a為奇整數(shù)，b為大于1的整數(shù)，所述圖形包括a)上述圖形含有一個(gè)封閉的圓形；b)上述圓形被分為S段，每個(gè)上述分段都與上述分級(jí)波形的數(shù)值相聯(lián)系；c)S為一整數(shù)并符合S×θ＝2πN，其中θ等于|aπ/2b|，N為一個(gè)整數(shù)；d)為每個(gè)上述的分段分配一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的數(shù)值，并使得圖中相鄰的兩個(gè)分段之間的間隔在第一個(gè)角度方向上等于aπ/2b或-(4b-a)π/2b，而使圖中相鄰的兩個(gè)分段之間的間隔在相反的角度方向上對(duì)等于-aπ/2b或(4b-a)π/2b。
30.如權(quán)利要求29所述的模為2π的圖形，進(jìn)一步特征在于，即沒有一個(gè)上述數(shù)值超過2π。
31.如權(quán)利要求30所述的模為2π的圖形，進(jìn)一步含有一個(gè)翻轉(zhuǎn)軸，該翻轉(zhuǎn)軸標(biāo)示出在上述第一角度方向上數(shù)值遞減的兩相鄰分段之間的邊界。
全文摘要
一個(gè)相位調(diào)制器將過調(diào)制范圍內(nèi)人為相移序列附加到在Sagnac干涉儀傳感器線圈內(nèi)相對(duì)傳播的光束上以獲得改進(jìn)的隨機(jī)流動(dòng)性能。這些序列由數(shù)值為±aπ/2b和±(4b－a)π/2b的相移組成,其中a為一個(gè)奇整數(shù),b為一個(gè)大于1的整數(shù)。用來驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器的波形可以從一個(gè)模為2π的圖形中獲得。圖形中的角度間隔可以預(yù)先確定,以生成一個(gè)可定的、隨機(jī)的或偽隨機(jī)的調(diào)制序列。在選擇可定序列的情況下,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行正交檢驗(yàn)以使由交叉干擾帶來的偏置值達(dá)到理想的平均零值。
文檔編號(hào)G01C19/72GK1197924SQ97104268
公開日1998年11月4日 申請(qǐng)日期1997年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月11日
發(fā)明者約翰G·馬克, 丹尼爾A·塔扎迪思, 阿馬多科爾多瓦 申請(qǐng)人:利頓系統(tǒng)公司