光纖陀螺類盲發變濾波滑窗長度的異步通信數據傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種適用于光纖陀螺的異步通信數據傳輸方法，更特別地說，是指一 種光纖陀螺類盲發變濾波滑窗長度的異步通信數據傳輸方法，屬于慣性測量單元的信號處 理領域。
【背景技術】
[0002] 慣性測量單元是導航、制導和控制系統的核心，主要由以下幾部分組成：陀螺傳感 器，用于敏感角速度或角度；加速度計傳感器，用于敏感比力，從而獲得速度、位置的變化 量；導航計算機，用于處理陀螺和加速度計傳感器數據，形成系統解算所需信息，具體如圖 1所示。
[0003] 目前，廣泛應用的基于Sagnac效應的干涉式閉環光纖陀螺中，每隔一個T，閉環 輸出一個數據，τ為光通過整個光纖線圈的傳輸時間，一般為μ S級。由于實際繞環工藝、 溫度等外界影響因素，相同光纖線圈長度的不同光纖陀螺仍具有不同的τ值，即不同的光 纖陀螺具有不同采樣頻率的數據輸出，且輸出數據無法達到完全的時鐘同步。綜合后續的 導航解算效果，導航計算機有其自行設定的數據采樣率，一般幾 ms輸出一次角速度信息， 且在不同的載體運動情況下，為盡可能的節省資源，導航計算機以不同的采樣頻率采樣，實 際工程中某一姿態下的標稱頻率會產生一定的抖動。由于工程實際中光纖陀螺與導航計算 機各自生產調試，時鐘晶振一般不同，即使二者使用相同的時鐘晶振，溫度等外界因素引起 的晶振漂移、抖動等也將導致二者產生時間上的同步誤差。由于X、Y、Z三軸光纖陀螺與導 航計算機互相時鐘異步，且光纖陀螺與導航計算機采樣率不同，導航計算機變頻采樣，故導 航計算機不同的采樣周期內對應的光纖陀螺輸出數據個數不同，具體如圖2所示，gx、gy、g z三條橫線分別代表三個軸（X軸、Y軸和Z軸）光纖陀螺的輸出時序，線上每一個節點表示閉 環輸出數據的時刻，tk、tk+1、tk+2表示導航計算機定時采樣時刻，采樣周期為h，1 1<至t k+1內 X軸光纖陀螺有三個輸出數據，而tk+1至t k+2內X軸光纖陀螺僅有兩個輸出數據。從信號頻 域來說，在此異步通信變采樣率的情況下，導航計算機接收信號的頻譜較原信號頻譜將發 生混疊。此外，光纖陀螺的振動導致輸出信號中產生高頻噪聲，該噪聲使接收信號頻譜混疊 情況更加嚴重，進而導致姿態解算的誤差更大。
[0004] 綜上所述，對于工程實際中的捷聯慣性測量組合，時鐘的不同步、導航計算機的變 頻率采樣及光纖陀螺的振動都將導致光纖陀螺與導航計算機間數據傳輸發生誤差，進而直 接導致姿態解算產生誤差。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是為了解決上述問題，提出一種光纖陀螺類盲發變濾波滑窗長度的 異步通信數據傳輸方法，可以用于慣性測量單元中光纖陀螺與導航計算機間數據的傳輸。
[0006] 本發明的一種光纖陀螺類盲發變濾波滑窗長度的異步通信數據傳輸方法，將導航 計算機各采樣周期內對應的光纖陀螺輸出數據的均值傳輸給導航計算機，既降低了時鐘異 步、導航計算機變頻率采樣及光纖陀螺振動引起的數據誤差，又避免了光纖陀螺閉環輸出 數據的丟失即保留了最初的載體運動信息。具體實現步驟是：
[0007] 導航計算機根據其自身的采樣周期定時產生觸發信號，光纖陀螺接收到導航計算 機的觸發信號后對閉環輸出數據進行計數，同時將數據累加，直至接收到下一觸發信號；將 計數值和累加值存入專門設立的寄存器中，原計數值、累加值清零并進行新一周期的計數、 累加；對累加值寄存器中存入的累加值求平均，并將計算后的數據傳輸給導航計算機，或將 計數值和累加值直接傳輸給導航計算機，由導航計算機進行均值運算。若無導航計算機的 觸發信號，光纖陀螺也可根據需求自行定時，按一定周期自行產生觸發信號，對各周期內的 閉環輸出數據取平均后盲發給導航計算機。
[0008] 本發明的光纖陀螺的異步通信數據傳輸方法優點在于：通過光纖陀螺中心處理器 中濾波器模塊實現了光纖陀螺向導航計算機傳輸數據時采樣定時主體的切換，滿足了導航 計算機變頻采樣的需求，減小了光纖陀螺與導航計算機異步通信變采樣率情況下數據傳輸 的頻譜混疊誤差，一定程度上抑制了光纖陀螺振動誤差，降低了光纖陀螺及其敏感組件對 抗振性的要求。
【附圖說明】
[0009] 圖1是慣性測量單元的構成框圖。
[0010] 圖2是光纖陀螺與導航計算機異步通信示意圖。
[0011] 圖3是本發明類盲發變濾波滑窗長度的異步通信數據傳輸方法的整體流程圖。
[0012] 圖4是本發明光纖陀螺數據盲發的時序圖。
[0013] 圖5是本發明光纖陀螺數據類盲發的時序圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。
[0015] 本發明是一種光纖陀螺類盲發變濾波滑窗長度的異步通信數據傳輸方法，濾波器 模塊內嵌在光纖陀螺或導航計算機的中心處理器中，該中心處理器可選擇為FPGA處理器 芯片、DSP處理器芯片或者是單片機。本發明可根據導航計算機的具體需求使光纖陀螺進行 定時切換，當光纖陀螺使用自身時鐘定時，盲發處理后的數據；當光纖陀螺根據導航計算機 的時鐘定時，變濾波滑窗長度處理數據后再類盲發傳輸；導航計算機也可以接收光纖陀螺 全部閉環輸出數據后自行對其變濾波滑窗長度處理。以光纖陀螺通過FPGA處理器芯片作 為其中心處理器處理數據為例，本發明提供的異步通信數據傳輸方法具體包括以下步驟：
[0016] 第一步：光纖陀螺判斷是否有導航計算機的時鐘觸發信號，稱為外部觸發信號，如 圖3所示，若無外部觸發信號，光纖陀螺根據自身時鐘進行數據盲發，執行第二步；若有外 部觸發信號，根據該外部觸發信號進行類盲發變濾波滑窗長度數據處理，執行第三步。
[0017] 第二步：無外部觸發信號，如圖4所示：光纖陀螺根據自身時鐘產生一個固定周期 的內部定時信號，檢測到定時信號后，將定時信號周期內的光纖陀螺的閉環輸出數據累加 得到累加值，同時對定時信號周期內的閉環輸出數據的個數進行計數得到計數值；下一定 時信號到來后，將累加值和計數值分別存入累加值寄存器和計數值寄存器中，原累加值、計 數值清零并開始新一周期的累加、計數，圖中h為光纖陀螺內部定時信號的周期，τ為光纖 陀螺閉環輸出數據的周期，Nq，Nq+1，Nq+2……為相應