一种激光陀螺稳频工作点选取方法及相关设备与流程

本发明涉及惯性导航，特别涉及一种激光陀螺稳频工作点选取方法及相关设备。

背景技术：

1、激光陀螺仪与传统的机械陀螺仪不同，是一种基于萨格纳克（sagnac）效应的光学陀螺，由闭合的四边形或三角形谐振腔组成，陀螺腔体上安装有输出反射镜、控制反射镜和偏量反射镜。氦氖激光通过反射镜形成闭合回路，分光镜会将一束激光分为正反两方向传播的两束激光，当物体移动产生角位移时，两束激光相遇会产生干涉，以此计算得出物体的角速度，其精度远高于机械式陀螺。由于激光陀螺仪没有运送部件，易于维护，可靠性高，工作寿命长，所以成为了惯性基准系统中的核心部件。

2、激光陀螺仪的稳频控制方法是限制激光陀螺仪工作精度的关键。稳频控制的实质是指：由于激光陀螺仪的工作离不开平面片膜区、槽片膜区、合光棱镜全反射膜区，同时陀螺内部光路仅依靠稳频系统进行调节，因此需要依靠抓卡系统对槽片进行高精度调节以完成稳频选模功能。抓卡系统是指由内外两片压电陶瓷和中间铟钢粘接而成的一个组件系统，一般内片加0v电压，外片加300v电压，铟钢加0~300v动态电压，通过电压差使陶瓷片产生形变，进而调节槽片进行稳频选模。

3、现有技术通过对压电陶瓷施加电压从而改变光学谐振腔腔长来找到激光陀螺仪的稳频工作点，但在实际激光陀螺仪的测试中，由于压电陶瓷本身的非线性以及光学谐振腔的非共面性，导致激光陀螺仪的各个模式之间的间隔不相同，同时也会在光强最小值处或其他部位存在局部峰值，而现有技术在遇到光强最小值附近或其他部位存在局部最大值时，无法进行判断和取舍，导致激光陀螺仪无法工作在真正需要工作的稳频电压点，导致激光陀螺仪的稳定性和精度降低。

技术实现思路

1、本发明提供了一种激光陀螺稳频工作点选取方法及相关设备，其目的是为了避免选取局部最大值对应的点作为模式工作点，提高激光陀螺仪的稳定性和精度。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种激光陀螺稳频工作点选取方法，包括：

3、步骤1，在目标激光陀螺仪高压启辉产生激光束时，采集激光束的多个光强值，一个光强值对应压电陶瓷的一个工作电压；

4、步骤2，按照采集时间的先后顺序对所有光强值进行排序，得到排序后的光强值组；

5、步骤3，确定排序后的光强值组的光强比较组，得到多个光强比较组，每个光强比较组包含中间值前的多个光强值和中间值后的多个光强值，中间值为排序后的光强值组内多个光强值中的一者，各个光强比较组的中间值互不相同；

6、步骤4，遍历与每个光强比较组对应的中间值，将中间值与光强比较组内的每个光强值进行大小比较，剔除排序后的光强值组中所有的异常峰值，得到目标光强峰值以及目标光强峰值对应的压电陶瓷的工作电压，目标光强峰值包括多个且按采集时间的先后顺序排序；

7、步骤5，计算相邻两个目标光强峰值对应压电陶瓷的工作电压的差值，得到相邻两种工作模式之间的模宽，目标激光陀螺仪的工作模式、目标光强峰值、压电陶瓷的工作电压三者一一对应；

8、步骤6，控制目标激光陀螺仪进入预稳频状态，确定在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式、激光束的光强值和压电陶瓷的实际工作电压；

9、步骤7，判断在预稳频状态时激光束的光强值和在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下目标光强峰值的差值绝对值是否小于预设阈值；

10、当差值绝对值小于预设阈值时，将在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下压电陶瓷的实际工作电压作为目标激光陀螺仪的稳频工作点；

11、当差值绝对值大于预设阈值时，基于模宽对在预稳频状态时激光束的光强值进行调整，使调整后的光强值和在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下目标光强峰值的差值绝对值小于预设阈值后，并将与调整后的光强值对应压电陶瓷的实际工作电压作为目标激光陀螺仪的稳频工作点。

12、进一步来说，步骤1包括：

13、通过目标激光陀螺仪的高压启辉模块控制目标激光陀螺仪高压启辉，产生激光束；

14、单片机通过数字模拟转换器输出0~2.5v的电压信号；

15、将0~2.5v的电压信号输入模拟放大器进行放大，得到0~300v的电压信号；

16、将0~300v的电压信号施加至目标激光陀螺仪中装有压电陶瓷的抓卡上，使压电陶瓷产生形变；

17、通过形变调整激光陀螺中光学谐振腔的光学长度，使得激光束经过光学长度不同的光学谐振腔；

18、通过光电管采集激光束在经过光学长度不同的光学谐振腔时的多个光强值并通过模拟数字转换器发送至单片机。

19、进一步来说，光电管以采集步长为32，采集激光束的128个光强值。

20、进一步来说，步骤3包括：

21、为排序后的光强值组内各光强值选择光强比较组，得到个光强比较组；

22、通过预设光强比较组内光强值的数量，在个光强比较组中筛选出所有包含中间值前的多个光强值和中间值后的多个光强值的光强比较组，得到n个光强比较组，各个光强比较组内的中间值互不相同。

23、进一步来说，步骤4包括：

24、遍历与每个光强比较组对应的中间值，将中间值与光强比较组内的每个光强值进行大小比较，当该中间值小于对应光强比较组中的任意一个光强值时，则判断该中间值为异常峰值并剔除该异常峰值；

25、当该中间值大于对应光强比较组中所有的光强值时，则判断该中间值为目标光强峰值，目标光强峰值包括多个且按采集时间的先后顺序排序；

26、获取与目标光强峰值对应的压电陶瓷的工作电压。

27、本发明还提供了一种基于高精度扫描的激光陀螺稳频工作点选取装置，包括：

28、采集模块，用于在目标激光陀螺仪高压启辉产生激光束时，采集激光束的多个光强值，一个光强值对应压电陶瓷的一个工作电压；

29、排序模块，用于按照采集时间的先后顺序对所有光强值进行排序，得到排序后的光强值组；

30、确定模块，用于确定排序后的光强值组的光强比较组，得到多个光强比较组，每个光强比较组包含中间值前的多个光强值和中间值后的多个光强值，中间值为排序后的光强值组内多个光强值中的一者，各个光强比较组的中间值互不相同；

31、比较模块，用于遍历与每个光强比较组对应的中间值，将中间值与光强比较组内的每个光强值进行大小比较，剔除排序后的光强值组中所有的异常峰值，得到目标光强峰值以及目标光强峰值对应的压电陶瓷的工作电压，目标光强峰值包括多个且按采集时间的先后顺序排序；

32、计算模块，用于计算相邻两个目标光强峰值对应压电陶瓷的工作电压的差值，得到相邻两种工作模式之间的模宽，目标激光陀螺仪的工作模式、目标光强峰值、压电陶瓷的工作电压三者一一对应；

33、控制模块，用于控制目标激光陀螺仪进入预稳频状态，确定在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式、激光束的光强值和压电陶瓷的实际工作电压；

34、判断模块，用于判断在预稳频状态时激光束的光强值和在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下目标光强峰值的差值绝对值是否小于预设阈值；

35、当差值绝对值小于预设阈值时，将在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下压电陶瓷的实际工作电压作为目标激光陀螺仪的稳频工作点；

36、当差值绝对值大于预设阈值时，基于模宽对在预稳频状态时激光束的光强值进行调整，使调整后的光强值和在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下目标光强峰值的差值绝对值小于预设阈值后，并将与调整后的光强值对应压电陶瓷的实际工作电压作为目标激光陀螺仪的稳频工作点。

37、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现激光陀螺稳频工作点选取方法。

38、本发明还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现激光陀螺稳频工作点选取方法。

39、本发明的上述方案有如下的有益效果：

40、本发明在目标激光陀螺仪高压启辉产生激光束时，采集激光束的多个光强值并按照采集时间的先后顺序进行排序，得到排序后的光强值组，并确定排序后的光强值组的光强比较组，得到多个光强比较组，每个光强比较组包含中间值前的多个光强值和中间值后的多个光强值，中间值为排序后的光强值组内多个光强值中的一者，各个光强比较组的中间值互不相同；遍历与每个光强比较组对应的中间值，将中间值与光强比较组内的每个光强值进行大小比较，剔除排序后的光强值组中所有的异常峰值，得到目标光强峰值以及目标光强峰值对应的压电陶瓷的工作电压；计算相邻两个目标光强峰值对应压电陶瓷的工作电压差，得到相邻两种工作模式之间的模宽；控制目标激光陀螺仪进入预稳频状态，确定在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式、激光束的光强值和压电陶瓷的实际工作电压；判断在预稳频状态时激光束的光强值和在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下目标光强峰值的差值绝对值是否小于预设阈值；当差值绝对值小于预设阈值时，将在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下压电陶瓷的实际工作电压作为目标激光陀螺仪的稳频工作点；当差值绝对值大于预设阈值时，基于模宽对在预稳频状态时激光束的光强值进行调整，使调整后的光强值和在预稳频状态时目标激光陀螺仪的工作模式下目标光强峰值的差值绝对值小于预设阈值后，并将与调整后的光强值对应压电陶瓷的实际工作电压作为目标激光陀螺仪的稳频工作点；与现有技术相比，克服了激光陀螺稳频控制中工作点选取时产生的错误判断，去除可能导致小抖动稳频控制失效的异常峰值，从而提高了激光陀螺工作的稳定性和精度。

41、本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。