3 信號(hào)濾波實(shí)現(xiàn)
激光陀螺的讀取信號(hào)是由兩個(gè)光電管經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的，工藝上要保證兩個(gè)光電管的拍頻相位相差90°，這樣便于在信號(hào)處理時(shí)進(jìn)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(gè)正負(fù)交變的正弦偏頻信號(hào)：

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(duì)式(2)積分可得：

為了有效提取信號(hào)，通常是對(duì)可逆計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值(即式(3)的積分值)進(jìn)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(duì)稱，則具有精確、嚴(yán)格的線性相位，這正是實(shí)際導(dǎo)航應(yīng)用所要求的。為了兼顧實(shí)時(shí)性和防止信號(hào)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(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，從圖中可看出：有用信號(hào)已被抖動(dòng)信號(hào)和量化噪聲完全覆蓋。圖3為信號(hào)的功率譜，從圖中可看到，抖動(dòng)信號(hào)在功率譜中占很大分量(功率譜的最大值處的頻率對(duì)應(yīng)抖動(dòng)頻率)，還原出被測量信號(hào)必須對(duì)可逆計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)進(jìn)行低通濾波，以濾除抖動(dòng)及其他雜散信號(hào)。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(diǎn)(即1 s時(shí)間內(nèi))恒定地球轉(zhuǎn)速下累計(jì)約15個(gè)信號(hào)脈沖。

可編程邏輯器件為FIR濾波器的設(shè)計(jì)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(duì)不是很高，為節(jié)約系統(tǒng)資源，這里采用自行設(shè)計(jì)的串行結(jié)構(gòu)濾波。