双路闭环谐振式光纤陀螺数字信号检测系统的设计与实现
[Abstract]:The resonator fiber optic gyroscope (Rfog) (RFOG) is based on the optical Sagnac effect just like the traditional interferometric fiber optic gyroscope. Its outstanding advantage is that it can obtain high precision by using short fiber optic fiber, which is an important way to miniaturize the fiber optic gyroscope. Compared with the analog signal detection system RFOG digital signal detection system has the advantages of small volume fast processing good stability and strong anti-jamming ability. Compared with single closed loop detection, double closed loop RFOG system can improve the linearity and dynamic range of the system. Taking FPGA as the core, this paper designs and implements a digital signal detection system of double closed loop RFOG. Specifically, the main research work of this paper is as follows: (1) the digital signal detection system based on RFOG is designed and implemented based on sinusoidal phase modulation and demodulation technology. Using CORDIC algorithm, sine modulation signal generation and synchronous demodulation are realized on FPGA. The experimental results show that the equivalent input noise of the digital signal detection system is 9.95nV Hz. (2) the resonant frequency servo loop of RFOG is designed and implemented based on servo controller. The double integral term is added to the proportional integral controller to suppress the locking deviation caused by the linear drift of the resonant frequency. The experimental results show that the developed servo controller greatly reduces the steady-state error of the locking loop. At the same time, by designing automatic control reset technology, the effect of overflow reset pulse of servo controller is reduced effectively. The reset and reset time is reduced from 8 s to 5 Ms. (3) based on the phase modulator, a high precision equivalent frequency shifter is designed and implemented. By improving the digital sawtooth wave modulation technology, the frequency shift accuracy and frequency range of the frequency shifter are improved. The frequency resolution of the designed frequency shifter can reach 0.0075 Hz. For the RFOG, whose resonator diameter is 12cm, the equivalent detection accuracy is 0.03 掳/ h. (4) the communication system between computer and FPGA is designed and implemented based on serial communication. The real-time control of FPGA parameters and the high-speed sampling of FPGA internal signals are realized, which enhances the flexibility and practicability of the system. The digital signal detection system with FPGA as the core is applied to the double-channel closed-loop RFOG system. The experimental results show that the equivalent locking accuracy of the resonant frequency servo loop is 0.18 掳/ h (1 蟽) at 1s integral time, and at 105s integral time, the equivalent locking accuracy of the resonant frequency servo loop is 0.18 掳/ h (1 蟽). The zero bias stability of gyroscope output is better than 0.5 掳/ h, and compared with single closed-loop detection, the double-channel closed-loop detection RFOG system expands the detection range from 卤215 掳/ s to 卤1507 掳/ s, which is seven times higher than that of the same 卤215 掳/ s detection range. The nonlinearity of scale factor is reduced from 1.2% to 0.02% (200ppmm), which is improved by 60 times.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN911.23
【共引文献】
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5 张e,
本文编号:2230182
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