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环形激光陀螺(RLG)是高性能的角速度敏感元件,自问世以来,在惯性导航(INS)等领域得到了广泛应用。世界各国都在投入大量的人力物力对其进行研究开发,而国内的激光陀螺技术相对于国外的先进技术还存在较大差距,因此,采用新技术、新思路提高环形激光陀螺测量精度具有现实意义。本论文将FPGA应用于激光陀螺抖动偏频控制中,设计了以FPGA为核心的激光陀螺脉宽调制抖动偏频控制和陀螺抖动位置信号的解调实现方案。
本文介绍了激光陀螺的工作原理和抖动偏频控制的重要性。分析了Sagnac效应、激光陀螺工作原理、闭锁效应。在研究了抖动偏频控制的性能要求、噪声要求和注入方式、抖动位置信号处理原理的基础上,指出激光陀螺抖动偏频控制、噪声、抖动位置信号解调是激光陀螺的关键技术。并对全数字锁相环和m序列发生器工作原理及设计方法分析。重点研究了基于FPGA的脉宽调制抖动偏频、噪声注入、抖动位置信号解调的性能要求。分析了抖动机构的传递函数和带通滤波器的传递函数。通过quartusⅡ对其进行系统仿真,并通过实际测试对其进行对比。结果表明:仿真结果和实际测试结果表明设计的抖动偏频系统与理论分析相符,并且抖动位置信息的解调仿真也满足设计要求。