基于軟核處理器的二頻機抖陀螺信號處理系統(tǒng)

3 信號濾波實現(xiàn)
激光陀螺的讀取信號是由兩個光電管經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的，工藝上要保證兩個光電管的拍頻相位相差90°，這樣便于在信號處理時進行相位檢測。為了盡量減小鎖區(qū)帶來的誤差，一般在陀螺中加入一個正負交變的正弦偏頻信號：

根據(jù)Sagnac效應(yīng)，若外界的角速度為Ω轉(zhuǎn)，則激光陀螺輸出差頻為：

式中，A為環(huán)形激光器的面積，L為激光腔的總長。
對式(2)積分可得：

為了有效提取信號，通常是對可逆計數(shù)器的計數(shù)值(即式(3)的積分值)進行濾波。
這里采用FIR數(shù)字低通濾波器，如果FIR濾波器的系數(shù)對稱，則具有精確、嚴格的線性相位，這正是實際導(dǎo)航應(yīng)用所要求的。為了兼顧實時性和防止信號產(chǎn)生混迭，設(shè)定采樣率為2 kHz，采用高階FIR濾波器。
圖2為1 s內(nèi)采集的可逆計數(shù)器的輸出信號，從圖中可看出：有用信號已被抖動信號和量化噪聲完全覆蓋。圖3為信號的功率譜，從圖中可看到，抖動信號在功率譜中占很大分量(功率譜的最大值處的頻率對應(yīng)抖動頻率)，還原出被測量信號必須對可逆計數(shù)器的輸出信號進行低通濾波，以濾除抖動及其他雜散信號。圖4為濾波后的脈沖輸出，不同于圖2，從圖4中可清楚地看出：在2 000點(即1 s時間內(nèi))恒定地球轉(zhuǎn)速下累計約15個信號脈沖。

可編程邏輯器件為FIR濾波器的設(shè)計提供高靈活性，可采取多種結(jié)構(gòu)，例如并行流水線結(jié)構(gòu)、串行結(jié)構(gòu)等?？紤]到采樣率相對不是很高，為節(jié)約系統(tǒng)資源，這里采用自行設(shè)計的串行結(jié)構(gòu)濾波。