机抖激光陀螺IMU信号低时延滤波技术研究

在小型无人直升机领域,激光陀螺捷联惯导不仅用于导航,而且用于飞行姿态控制,对激光陀螺捷联惯导的导航精度和实时性都有较高要求。而传统的高阶有限脉冲响应（FIR）低通滤波器对激光陀螺惯性测量单元（IMU）输出信号滤波后会产生较大的时间延迟,使得滤波后信号难以满足系统姿态控制的要求。为了兼顾测量精度和响应时间,研究了一种最小均方（LMS）自适应陷波器与低阶FIR低通滤波器相结合的滤波方法,并在其中引入了无限脉冲响应（IIR）窄带滤波器,解决了抖频参考信号的获取问题。理论分析和试验结果表明：该方法不仅能有效消除抖动偏频信号和外界高频噪声的影响,而且可以显著缩短延迟时间至2 ms,具有很高的工程实用价值。     

激光多普勒测量自适应陷波器去噪研究

针对激光多普勒测量中声光调制、电光调制等引入的多频率噪音干扰,提出一种兼顾收敛性、鲁棒稳定性的自适应陷波器去噪方法.并在时域内研究自适应陷波器算法及其构造,最后给出了仿真实例.该算法不需具体的激光多普勒测试系统模型,方法简单,易于实现,试验结果表明了该方法的有效性.     

机抖激光陀螺锁区补偿的理论研究

二频机抖陀螺具有较高的精度,但在每个抖动周期需要两次通过锁区,会丢失部分信息,从而带来了过锁误差.噪声注入只能将误差随机化,并不能从根本上消除误差.根据锁区方程阐述了锁区对机抖陀螺精度的影响.对二频机抖陀螺的锁区补偿方案进行了理论研究.采用零速率点恒加速近似得到了过锁误差的信号表征方法.数值分析表明该锁区补偿方法在各种...     

二频机抖激光陀螺高精度低延时信号解调电路设计

在激光陀螺信号解调滤波过程中,工程上经常运用高阶FIR滤波电路来实现抖动信号剥除;这种方法虽然精度高但具有较高的延时,无法满足激光陀螺输出结果实时性的要求;为了解决这个问题,提出了一种基于FPGA的激光陀螺信号解调电路,利用自适应滤波原理对激光陀螺输出抖动信号进行自适应剥除,最后进行了相应精度及延迟测试;实验结果表明激光陀螺信号经过该系统自适应抖动剥除后效果较好,激光陀螺静态输出百秒方差仅为千分之三且系统延迟0.6 ms远低于常规5 ms延迟,满足了激光陀螺信号解调高精度低延时的要求。     

机械抖动激光陀螺的高分辨率信号处理

 机械抖动激光陀螺（MDRLG）信号是两路相位差为π/2的正弦拍频信号,一般采用4倍频鉴相输出计数脉冲,利用FIR滤波和抖动剥除等方法解调抖动信号,从而得到外界输入的角速度信息。高速采集MDRLG信号,并细分为相位依次相差π/16的16路信号,实现MDRLG的8倍频、16倍频和32倍频鉴相输出。输出角速率的均方差随着倍频数的提高而减小,信号处理的分辨率得到提高。实验测试和Allan方差分析表明：32倍频时的量化误差Q从4倍频鉴相时的0.327″减小到0.170″,增加MDRLG信号鉴相的倍频数可以减小量化误差。在对MDRLG信号进行抖动剥除解调时,由于量化误差是主要误差源之一,高分辨率信号处理能够有效提高MDRLG角速度测量的精度。     

抖动参数对机抖激光陀螺零偏稳定性与角随机游走的影响

对传统方法中以抖动偏频量和抖动激励信号中的噪声强度来表示机抖激光陀螺抖动参数的方法进行了改进,以K参数和抖动幅度中的噪声强度来表示机抖激光陀螺的抖动参数,从而使不同抖动频率和注入效率的陀螺具有相同的比较标准。定量讨论了K参数与抖动幅度中噪声强度的大小对机抖激光陀螺零偏稳定性和角随机游走的影响。实验结果表明,当K参数取600～650之间、抖动幅度中的噪声强度取2%～3%之间时,机抖激光陀螺的零偏稳定性和角随机游走可以达到比较理想的状态。     

小型集成三通道机抖激光陀螺数字式控制电路设计

针对军事和民用工程中亟待解决的捷联式机械抖动激光陀螺惯导的小型化、集成化和高精度问题,提出了一种以单块电路板实现对3个机械抖动激光陀螺进行数字式稳频控制、抖动控制、稳流控制、信号检测及脉冲计数的全功能小型机抖激光陀螺集成控制方案,设计了以DSP和FPGA为核心控制器的陀螺电路。试验结果表明,该集成控制电路能同时实现3路陀螺的自动控制,参数调整灵活方便,控制精确稳定,在实现小型化集成化的同时,提高了激光陀螺的输出精度,为捷联式机械抖动激光陀螺惯导的小型化、集成化和高精度奠定了基础,已在多个项目中获得工程应用,具有较高实用价值。     

自适应陷波滤波器应用研究

本文介绍自适应陷波滤波器的基本理论,提出了设计极窄带自适应陷波器和滤波器的方法,介绍了用作相位估计器的概念。作者证明自适应相位估计器是理想条件下的最大似然比相位估计器,计算机仿真研究和硬件实验结果均表明该估计器有良好的性能,它的显著优点是同时完成了信号的检测和相位差的估计。     

激光陀螺抖动控制电路高精度数字化设计

随着激光陀螺电路系统数字化,小型化的不断发展。传统的机抖激光陀螺模拟偏频系统由于存在体积大,难以进行精确控制的缺点而在使用中受到极大限制。本文设计了一种基于DSP的数字机抖偏频控制系统,提出了数字机抖偏频控制系统原理,实现了一种周期性锯齿波噪声的注入。实验结果表明,数字机抖控制系统工作稳定,激光陀螺测量精度高。     

环形激光陀螺仪机械抖动参数的优化设计

在简要介绍了动态锁区形成原理后 ,通过对 RL G基本输入输出关系的推导得出了动态锁区的宽度表达式。基于减小动态锁区影响的目的 ,建立了相应的优化模型。优化结果表明 :适当增大抖动深度对减小动态锁区的影响是必要的 ,但当抖动深度增大到一定程度后 ,再增大抖动深度对减小动态锁区没有明显的效果 ,而根据优化结果进行局部调整却可能得到很好的偏频效果。     

光纤激光陀螺线宽压缩技术中滤波器的结构设计与分析

研究了光纤激光陀螺系统中滤波器对激光光谱线宽压缩的影响。在理论分析的基础上,提出了用于光纤激光陀螺的Fabry Perot腔滤波器的方案,并进行了结构设计。试验证明FP腔滤波器可以达到满意的滤波效果。     

A comparative performance evaluation of micro-Raman spectrograph using holographic notch filter and dielectric filter

An indigenously designed and developed micro-Raman spectrograph, consisting of a diode-pumped solid-state green laser for the excitation of Raman scattering, a Raman imaging microscope, CCD as a detector and a notch filter, has been extensively studied to evaluate its performance. A dielectric edge filter (having 27 alternate layers of SiO₂ and TiO₂) and a holographic notch filter (Oriel make) have been used to block the Rayleigh scattered light from the sample to the entrance slit of the spectrograph. Holographic notch filter is found to be able to record the Raman shifts below 700 cm⁻¹ conveniently whereas dielectric edge filter (27 layers) has enabled the spectrograph to record the Raman spectra very efficiently after a wave-number shift of 700 cm⁻¹. It has also been observed that the instrument using the edge filter provides a peculiar spectrum consisting of three spectral lines having Raman shifts as 569, 1328 and 1393 cm⁻¹ in the Raman spectrum of a weakly scattering sample with large reflectivity. Similarly, a spectrum consisting of multiple lines has been observed when the instrument is being operated using a holographic notch filter. These spectral lines are not observed in the case of liquid samples such as benzene, carbon tetrachloride, ethanol, diethyl ether etc. The origin of these peculiar spectral lines has been briefly discussed in the paper. Additionally, a major motivation for this work is to utilize the results for the selection of an appropriate filter depending on the type of the sample, i.e. weakly scattered and highly reflecting sample or highly scattered and low reflecting sample.     

机械抖动激光陀螺新型信号处理方法的研究

针对高速采样低通滤波的线性脉冲响应(FIR)滤波器在机械抖动激光陀螺(MDRLG)信号处理中存在着较大的时延,限制MDRLG在快速跟踪中的应用,基于相关滤波技术提出了一种新的信号处理方法。对这一方法的基本理论进行了分析,并基于Labview实现了仿真。相关滤波后,激光陀螺输出中的抖动信号衰减了约41dB,还不能达到激光陀螺应用的要求,可以适当加一低阶的FIR低通滤波器去除抖动剥除后剩余的抖动成分和高频噪声。在静态条件下用这三种信号处理方法分别对激光陀螺零偏进行了测试。相关滤波法所测得零偏稳定性(1σ00)比50阶FIR滤波器差了将近三倍,相关滤波后再经过22阶的FIR低通滤波测得的零偏稳定性比50阶FIR低通滤波器的测试结果大了不足0.001°/h,延迟时间却从4.9ms减小至2.1ms。     

随机噪声对激光陀螺输出特性的影响

分析了纯随机噪声输入和周期性抖动信号叠加随机噪声的复合抖动输入两种激励下,激光陀螺输出信号均值偏差和分散系数与随机噪声强度之间的数学关系,基于该关系公式,综合读出角速度标准差、输出信号均值偏差和分散系数,提出随机噪声强度的选择方法。研究表明,纯随机噪声减小频率闭锁影响没有应用价值,因为随机噪声的引入将导致激光陀螺测量范围的减小或输出方差的增大,这都不是理想的结果。而在周期性抖动信号基础上叠加随机噪声,并不影响激光陀螺的测量范围,却可大幅度地提高激光陀螺的读出精度,输出方差的增大可以通过延长采样周期予以减小,满足应用要求。     

MASS-RAB: Robust adaptive beamforming for general-rank signal models via matched spatial spectrum processing

The wavefront of acoustic signal suffers from fast fluctuation after a long distance propagation in a random and inhomogeneous ocean channel, which makes the rank of the covariance matrix for the desired signal (signal of interest) remarkably higher than one. Consequently, the assumption of rank-one point signal model for existing adaptive beamforming algorithms is no longer suitable. In this paper, a matched spatial spectrum processing based robust adaptive beamforming (MASS-RAB) algorithm is presented for general-rank signal models. First, the interference-plus-noise covariance matrix and the desired signal covariance matrix are reconstructed using the matched spatial spectrum processing method. Second, the weight vector is directly calculated using these reconstructed covariance matrices for the minimum variance distortionless response (MVDR) algorithm, which is developed for the general-rank signal models. Due to covariance matrix reconstruction, the MASS-RAB algorithm is more robust than those methods relying on the sample covariance matrix. The cases of the rank-one point signal model and the full-rank non-point signal model are considered by several numerical examples. Experimental results have demonstrated the superiority of the proposed MASS-RAB method.     

基于电子信号处理的四频激光陀螺信号读出研究

针对当前四频差动激光陀螺(DLG)读出系统结构复杂、易受温度影响等问题,对现有读出系统进行了改进,设计了使用电子信号处理代替光学信号处理来分离左、右旋陀螺信号的新型读出系统。通过对一个DLG同时使用新旧两套不同的读出系统进行测试,得到了相同的测试结果,表明电子信号处理和光学信号处理在分离左、右旋陀螺信号方面是等效的。在此基础上,首先使用模数转换器对DLG的光电转换信号进行采样,然后进行了数字信号处理,并研制出了全数字化读出系统。新型读出系统不使用四分之一波片和偏振片等光学元件,具有温度稳定性好、结构简单、全数字化等优点,有利于四频陀螺性能的提高和批量生产。     

HT-7װ��HCN�źŲ����봦���㷨���

通过HCN信号的测量与处理来获得等离子体电子密度。采用硬件相位差计获取HT-7装置中原始HCN信号,根据对该信号特点的分析, 设计出信号去零漂、信号翻转、基于模糊逻辑的去噪处理算法。在HT-7装置实验中,使用该算法获得了较高精度的低噪音等离子体电子密度。     

Optical signal processing using four wave mixing in highly nonlinear silicon nano-wire

Silicon-on-insulator (SOI) waveguide devices are emerging for the realization of optical signal processing systems for the last couple of years. The recent technological advancement in silicon photonics is the main driving force at the back of these devices. Using non-linear optical phenomenon in silicon wires and their compatibility with CMOS devices provide the stage for integrated photonic devices. All-optical signal processing devices are being investigated at present, but the chip-scale solution provided by the silicon photonics is the most promising. In this research we have investigated all-optical signal processing in a 10 mm long SOI waveguide by exploiting well established coupled wave equations. We consider single pulsed pump to analyze frequency shifting by four-wave-mixing (FWM). For the wavelengths 20?30 nm far from the pump, the gain overcomes nonlinear losses resulting in higher frequency conversion efficiency.     

基于双数字信号处理器(DSP)的实时相关图像处理系统的设计

以两片由TI公司生产的数字信号处理器TMS320C6203B为核心,用可编程逻辑阵列CPLD进行逻辑控制,采用现场可编程门阵列FPGA作图像的预处理和进行双数字信号处理器(DSP)之间的通讯,实现了实时相关的图像处理。此系统实时性好,可直接利用数字图像的灰度特征,在低信噪比的情况下目标跟踪点漂移小,目标跟踪能够较好地适应不同灰度分布的背景。