基于软核处理器的二频机抖陀螺信号处理系统

3 信号滤波实现
激光陀螺的读取信号是由两个光电管经光电转换后产生的，工艺上要保证两个光电管的拍频相位相差90°，这样便于在信号处理时进行相位检测。为了尽量减小锁区带来的误差，一般在陀螺中加入一个正负交变的正弦偏频信号：

根据Sagnac效应，若外界的角速度为Ω转，则激光陀螺输出差频为：

式中，A为环形激光器的面积，L为激光腔的总长。
对式(2)积分可得：

为了有效提取信号，通常是对可逆计数器的计数值(即式(3)的积分值)进行滤波。
这里采用FIR数字低通滤波器，如果FIR滤波器的系数对称，则具有精确、严格的线性相位，这正是实际导航应用所要求的。为了兼顾实时性和防止信号产生混迭，设定采样率为2 kHz，采用高阶FIR滤波器。
图2为1 s内采集的可逆计数器的输出信号，从图中可看出：有用信号已被抖动信号和量化噪声完全覆盖。图3为信号的功率谱，从图中可看到，抖动信号在功率谱中占很大分量(功率谱的最大值处的频率对应抖动频率)，还原出被测量信号必须对可逆计数器的输出信号进行低通滤波，以滤除抖动及其他杂散信号。图4为滤波后的脉冲输出，不同于图2，从图4中可清楚地看出：在2 000点(即1 s时间内)恒定地球转速下累计约15个信号脉冲。

可编程逻辑器件为FIR滤波器的设计提供高灵活性，可采取多种结构，例如并行流水线结构、串行结构等。考虑到采样率相对不是很高，为节约系统资源，这里采用自行设计的串行结构滤波。