一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法，当光源相对强度噪声抑制效果降低时，利用模数转换器以采样频率设置相应的采样时序，并在对应采样时序内进行信号采集，以获得与时序对应的采样点数和采样积分值；根据所述采样点数和所述采样积分值，计算进行计算，以获得到达光电探测器信号的直流分量和峰值；计算进行计算，以获得信号光功率和参考光功率；将所述参考光功率和所述信号光功率进行比值，并根据所述比值进行调制深度的调整，以使所述比值的数值等于1；在不引入任何器件的基础上，实现对信号光功率与参考光功率的动态监测，以最简形式，实现对光源相对强度噪声的自适应抑制功能。噪声的自适应抑制功能。噪声的自适应抑制功能。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法


[0001]本专利技术涉及光纤陀螺
，具体而言，涉及一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法。

技术介绍

[0002]光纤陀螺凭借着其测量精度高、灵敏度好、动态范围大、体积小、重量轻、寿命长、易集成等特点，广泛应用于导弹制导、卫星导航、姿态控制等各个领域。随着平台系统性能的不断提升，对于光纤陀螺的检测精度要求也随着升高，因此，如何进一步降低高精度光纤陀螺的噪声，提高检测精度已经成为了近年来领域内的研究热点。影响光纤陀螺检测精度的因素复杂，其中光源相对强度噪声(Relative Intensity Noise,RIN)是主要因素之一，因此，世界各研究组织针对光源相对强度噪声抑制开展了系列性研究，并取得了突破性进展，其中，图1即为其中一种抑制方案，是基于强度叠加型的光源相对强度噪声对消方案典型原理图，主要包括光源、50:50保偏耦合器、Ns:Nr保偏耦合器、集成光学调制器、敏感光纤环、探测器和信号处理模块。
[0003]图1所示的光源相对强度噪声对消光路方案能够在不破坏光纤陀螺最小互易性结构的基础上，利用同光谱且偏振态垂直的两束光叠加来，通过调整信号光与参考光之间的强度比与延时来达到抑制特征频率点下的相对强度噪声对消的目的。根据光纤陀螺的结构特点，该方案能够在角速率解调频率处有效抑制光源相对强度噪声，提高陀螺的检测信噪比，进一步优化检测精度。然而，在实际的使用中，由于环境影响、器件性能退化等因素，导致信号光路、参考光路的损耗变化，且陀螺参数固定，因此会影响光源相对强度噪声的抑制效果，达不到最佳抑制状态。为此，相关研究组织在此基础上提出了光源相对强度噪声自适应抑制方法，然而在自适应调抑制方案中，需要引入额外的光学与电子器件，结构相对复杂，增加了光路状态的不确定性，也不利于光纤陀螺在小型化、轻质化、低成本的进一步发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法，以解决或改善上述技术问题中的至少之一。
[0005]有鉴于此，本专利技术的第一方面在于提供一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法，第一保偏耦合器，所述第一保偏耦合器的一端分别连接宽谱光源和第二保偏耦合器的第一入射端，所述第一保偏耦合器的另一端连接集成光学调制器，所述集成光学调制器上连接有敏感光纤环，所述第二保偏耦合器的射出端连接光学探测器，所述第二保偏耦合器的第二入射端通过延时光纤与所述第一保偏耦合器另一端相连，所述光学探测器通过信号处理模块连接所述集成光学调制器，所述集成光学调制器内置有模数转换器，所述方法包括如
下步骤：S1，当光源相对强度噪声抑制效果降低时，利用模数转换器以采样频率设置相应的采样时序，并在对应采样时序内进行信号采集，以获得与时序对应的采样点数和采样积分值；S2，根据所述采样点数和所述采样积分值，计算获得到达光电探测器信号的直流分量和峰值；S3，根据所述直流分量和所述峰值，计算获得信号光功率和参考光功率；S4，将所述参考光功率和所述信号光功率进行比值，并根据所述比值进行调制深度的调整，以使所述比值的数值等于1；S5，在所述光纤陀螺工作中，持续重复步骤S1
‑
S4，以达到持续保持光源相对强度噪声在当前状态下的最佳抑制效果。
[0007]本专利技术提供的一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法，能够在不增加任何额外电子、光学元器件的基础上，实现对光源相对强度噪声的自适应抑制功能
[0008]为了剔除现有强度噪声自适应实现方法中所引入的光学、电子器件，以最简结构实现光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制方法，在不改变原有光源相对强度噪声抑制方案结构的基础上，利用到达光纤陀螺光电探测器的信号特性，通过设置合适模数转换器的采样频率与采样时序，检测并分离出信号光与参考光的强度，以此为基础，一旦比值发生变化不为1，便通过调整调制深度来进行调整，直至重新恢复强度比为1的状态；
[0009]该方案能够在在不增加任何额外电子、光学元器件的基础上，实现对光源相对强度噪声的自适应抑制功能，在进一步光纤陀螺的体积、重量、成本的方面有着一定的重要指导意义。
[0010]另外，根据本专利技术的实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
[0011]上述任一技术方案中，所述S2中计算到达光电探测器信号的直流分量和峰值的方法如下：
[0012][0013]其中，N1是在T1、T3时序时间内对应的采样点数、N2是在T2时序时间内对应的采样点数、S
DC1
、S
DC2
、S
peak
分别为T1、T3、T2时序时间内的采样积分值、分别为相邻两个τ周期内的直流分量的平均值、为信号直流分量的平均值、为相邻两个τ周期之间的直流分量峰值的平均值、I
peak
(n)为探测器的脉冲尖峰采样值、I
DC1
(n)和I
DC2
(n)分别为T1和T3时序时间内探测器的直流分量采样值、其中τ为光纤陀螺的渡越时间，即光在光纤环中传播一周的时间。
[0014]在该技术方案中，为了采集和只需要在原有光纤陀螺的检测方案中增
加适当的AD采集时序，此处假设，T1对应的时序时间内，是对直流分量在正调制周期对应值的采样；T2对应的时序时间内，是对峰值的采样；T3对应的时序时间内，是对直流分量在负调制周期对应值的采样。
[0015]上述任一技术方案中，所述S3中计算信号光功率和参考光功率的方法如下：
[0016][0017]其中，为到达光电探测器的无调制下的最大信号光功率平均值、为到达光电探测器的有调制下的信号光功率平均值、为参考光功率平均值、为调制深度。
[0018]在该技术方案中，在基于强度叠加型的光纤陀螺光源相对强度噪声对消方案中，结合光纤陀螺的信号特性与检测原理，到达探测器的总信号峰值、直流偏置量、信号光功率和参考光功率之间均值的关系有：
[0019][0020]并且，在光纤陀螺检测闭环稳定的前提下，到达探测器的信号直流偏置量等于信号光与参考光强度之和，且有：
[0021][0022]式中，分别为到达探测器的相邻两个τ周期内的直流光信号的平均值。由此，可推算出实际到达探测器的无调制下的最大信号光功率信号光功率平均值有调制下的信号光功率平均值以及参考光功率平均值
[0023]上述任一技术方案中，所述比值的数值计算公式具体为：
[0024][0025]其中，α1为所述参考光功率和所述信号光功率的强度比值。
[0026]在该技术方案中，通过对强度比α1的计算和判定，并且通过改变调制深度，使得强度比始终保持在1，保证了光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制的最佳效果。
[0027]本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果：
[0028]在不引入任何器件的基础上，实现对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法，所述光纤陀螺包括：第一保偏耦合器，所述第一保偏耦合器的一端分别连接宽谱光源和第二保偏耦合器的第一入射端，所述第一保偏耦合器的另一端连接集成光学调制器，所述集成光学调制器上连接有敏感光纤环，所述第二保偏耦合器的射出端连接光学探测器，所述第二保偏耦合器的第二入射端通过延时光纤与所述第一保偏耦合器另一端相连，所述光学探测器通过信号处理模块连接所述集成光学调制器，所述集成光学调制器内置有模数转换器，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1，当光源相对强度噪声抑制效果降低时，利用模数转换器以采样频率设置相应的采样时序，并在对应采样时序内进行信号采集，以获得与时序对应的采样点数和采样积分值；S2，根据所述采样点数和所述采样积分值，计算获得到达光电探测器信号的直流分量和峰值；S3，根据所述直流分量和所述峰值，计算获得信号光功率和参考光功率；S4，将所述参考光功率和所述信号光功率进行比值，并根据所述比值进行调制深度的调整，以使所述比值的数值等于1；S5，在所述光纤陀螺工作中，持续重复步骤S1
‑
S4，以达到持续保持光源相对强度噪声在当前状态下的最佳抑制效果。2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺光源相对强度噪声自适应抑制实现方法，其特征在于，所述S2中计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑月，孔令海，王夏霄，张祖琛，张春熹，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：