一种光纤陀螺高覆盖率飞行前自检方法及自检系统

摘要

本发明属于一种光纤陀螺自检方法及系统，为解决目前闭环光纤陀螺自检测方法覆盖率低，仅能对其功能故障进行部分自检测的技术问题，提供一种光纤陀螺高覆盖率飞行前自检方法及自检系统，通过对光纤陀螺在闭环反馈数字量进行精准标定，将其标定后的自检测激励信号数字量锁存在光纤陀螺内部FPGA自检模块的寄存器中，用于自检过程中模拟载体实际飞行时的角速率，实现全量程角速率跟踪精度自检测；采用在闭环状态下检测非调制态和调制态的光强值，将其进行去噪声后进行差值运算，实现光路自检测。通过光纤陀螺自检，飞行前就能准确判断传感器的故障状态，最大程度地减少空中系统故障的概率，确保飞行安全。

权利要求

1.一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，闭环光路自检

采集闭环状态下非调制时刻的探测器输出光强值，滤波处理后与调制时刻的探测器输出光强值进行差值比较，若小于预设光强阈值，则向飞控计算机输出闭环光路工作正常信号；否则，向飞控计算机输出闭环光路故障信号；

S2，角速率跟踪精度自检

S2.1，利用转台对闭环光纤陀螺进行标定，标定过程中，将不同角速率对应的反馈数字量锁存在陀螺FPGA内部寄存器中作为角速率跟踪精度自检测激励信号；

S2.2，对所述角速率跟踪精度自检测激励信号进行模数转换，在相位调制器上叠加可控数字阶梯波进行电光调制，得到模数转换后激励值对应的闭环光纤陀螺两束光波的相位差干涉光强；

S2.3，根据步骤S2.2得到的相位差干涉光强解算得到等效角速率，结合步骤S2.1中的所述角速率跟踪精度自检测激励信号，实现角速率跟踪精度自检；

S3，模拟输出精度自检

将闭环光纤陀螺角速率模拟输出进行模数转换后进行数字低通滤波，再与标准模拟输出采样数字量进行差值比较，若小于预设输出精度阈值，则向飞控计算机输出达到输出精度自检要求信号；否则，向飞控计算机输出精度故障信号。

2.如权利要求1所述一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特征在于，步骤S1之前还包括：

步骤S0，通过飞控计算机向闭环光纤陀螺发出地面自检测指令；将所述地面自检测指令转换为两路可供FPGA识别的自检信号，当两路自检信号同时有效时，执行步骤S1；否则，继续等待接收所述地面自检测指令。

3.如权利要求2所述一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特征在于，步骤S0中，所述当两路自检信号同时有效时，具体为，当两路自检信号同时有效且持续时间大于10ms时。

4.如权利要求1所述一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特征在于，所述步骤S2.3具体为：

S2.3.1，根据步骤S2.2得到的相位差干涉光强解算得到等效角速率；

S2.3.2，采集步骤S2.3.1得到的等效角速率并进行平滑滤波处理，与步骤S2.1中记录的所述角速率跟踪精度自检测激励信号进行差值比较，若小于预设角速率阈值，则向飞控计算机输出达到角速率自检要求信号；否则，向飞控计算机输出角速率故障信号。

5.如权利要求1至4任一所述一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特征在于，还包括步骤S4，电源自检：

待闭环光纤陀螺上电后，通过A/D模数转换器采集待监测电源的电压值，并将其转换为相应的电压数字量提供给FPGA，通过FPGA对转换后的电压数字量与相应的电压理论值进行差值比较，若全部满足预设电压值，则向飞控计算机输出电源正常信号；否则，向飞控计算机输出电源故障信号。

6.如权利要求5所述一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特征在于，步骤S2.1中，所述将不同角速率对应的反馈数字量锁存在陀螺FPGA内部寄存器中，具体是将对应转速的反馈数字量进行平滑滤波处理后，再锁存在陀螺FPGA内部寄存器中。

7.如权利要求6所述一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特征在于，步骤S2.1中，所述利用转台对闭环光纤陀螺进行标定，具体为：S2.1.1，将所述闭环光纤陀螺安装在转台上，使所述闭环光纤陀螺待标定的激励值所对应的输入轴平行于转台旋转轴；

S2.1.2，使所述转台至少以正转最大角速率、正转50%最大角速率、反转最大角速率、反转50%最大角速率、零角速率点起始、零角速率点终止分别旋转。

8.如权利要求7所述一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特征在于，步骤S1中，所述采集闭环状态下非调制时刻的探测器输出光强值具体为：采集闭环状态下非调制时刻的探测器信号，经放大后进行数字量量化编码，在所述闭环光纤陀螺的一个本征周期内，用非调制态的光强值与调制时刻光强值做差后进行平滑滤波，得到探测器输出光强值。

9.一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检系统，其特征在于：包括角速率跟踪精度自检模块、闭环光路自检模块和模拟输出精度自检模块；

所述闭环光路自检模块，用于采集闭环状态下非调制时刻的探测器输出光强值，滤波处理后与调制时刻的探测器输出光强值进行差值比较，若小于预设光强阈值，则向飞控计算机输出闭环光路工作正常信号；否则，向飞控计算机输出闭环光路故障信号；

所述角速率跟踪精度自检模块，用于在转台对闭环光纤陀螺进行标定时，将不同角速率对应的反馈数字量锁存在陀螺FPGA内部寄存器中，进行模数转换后，在相位调制器上叠加可控数字阶梯波进行电光调制，得到模数转换后激励值对应的闭环光纤陀螺两束光波的相位差干涉光强，解算得到等效角速率后，结合不同角速率对应的反馈数字量，对角速率跟踪精度进行自检；

所述模拟输出精度自检模块，用于将闭环光纤陀螺角速率模拟输出进行模数转换后进行数字低通滤波，再与标准模拟输出采样数字量进行差值比较，若小于预设输出精度阈值，则向飞控计算机输出达到输出精度自检要求信号；否则，向飞控计算机输出输出精度故障信号。

10.如权利要求9所述一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检系统，其特征在于：还包括电源自检模块；

所述电源自检模块，用于在闭环光纤陀螺上电后，通过A/D模数转换器采集待监测电源的电压值，并将其转换为相应的电压数字量提供给FPGA，通过FPGA对转换后的电压数字量与相应的电压理论值进行差值比较，若全部满足预设电压值，则向飞控计算机输出电源正常信号；否则，向飞控计算机输出电源故障信号。

说明书

一种光纤陀螺高覆盖率飞行前自检方法及自检系统

技术领域

[0001] 本发明属于一种光纤陀螺自检方法及系统，具体涉及一种光纤陀螺高覆盖率飞行前自检方法及自检系统。

背景技术

[0002] 光纤陀螺作为飞控系统中核心角速率传感器，对其飞行前自检能力提出了非常高的要求。闭环光纤陀螺仪作为新一代光学惯性仪表，广泛应用于飞机、舰船、火箭、卫星、导
弹等运动体的飞行控制系统中。但是，现有的闭环光纤陀螺自检测方法覆盖率低，仅能对其
功能故障进行部分自检测。

发明内容

[0003] 本发明的主要目的是解决目前闭环光纤陀螺自检测方法覆盖率低，仅能对其功能故障进行部分自检测的技术问题，提供一种光纤陀螺高覆盖率飞行前自检方法及自检系
统。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0005] 一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

[0006] S1，闭环光路自检

[0007] 采集闭环状态下非调制时刻的探测器输出光强值，滤波处理后与调制时刻的探测器输出光强值进行差值比较，若小于预设光强阈值，则向飞控计算机输出闭环光路工作正
常信号；否则，向飞控计算机输出闭环光路故障信号；

[0008] S2，角速率跟踪精度自检

[0009] S2.1，利用转台对闭环光纤陀螺进行标定，标定过程中，将不同角速率对应的反馈数字量锁存在陀螺FPGA内部寄存器中作为角速率跟踪精度自检测激励信号；

[0010] S2.2，对所述角速率跟踪精度自检测激励信号进行模数转换，在相位调制器上叠加可控数字阶梯波进行电光调制，得到模数转换后激励值对应的闭环光纤陀螺两束光波的
相位差干涉光强；

[0011] S2.3，根据步骤S2.2得到的相位差干涉光强解算得到等效角速率，结合步骤S2.1中的所述角速率跟踪精度自检测激励信号，实现角速率跟踪精度自检；

[0012] S3，模拟输出精度自检

[0013] 将闭环光纤陀螺角速率模拟输出进行模数转换后进行数字低通滤波，再与标准模拟输出采样数字量进行差值比较，若小于预设输出精度阈值，则向飞控计算机输出达到输
出精度自检要求信号；否则，向飞控计算机输出精度故障信号。

[0014] 进一步地，步骤S1之前还包括：

[0015] 步骤S0，通过飞控计算机向闭环光纤陀螺发出地面自检测指令；将所述地面自检测指令转换为两路可供FPGA识别的自检信号，当两路自检信号同时有效时，执行步骤S1；否
则，继续等待接收所述地面自检测指令。

[0016] 进一步地，步骤S0中，所述当两路自检信号同时有效时，具体为，当两路自检信号同时有效且持续时间大于10ms时。

[0017] 进一步地，所述步骤S2.3具体为：

[0018] S2.3.1，根据步骤S2.2得到的相位差干涉光强解算得到等效角速率；

[0019] S2.3.2，采集步骤S2.3.1得到的等效角速率并进行平滑滤波处理，与步骤S2.1中记录的所述角速率跟踪精度自检测激励信号进行差值比较，若小于预设角速率阈值，则向
飞控计算机输出达到角速率自检要求信号；否则，向飞控计算机输出角速率故障信号。

[0020] 进一步地，还包括步骤S4，电源自检：

[0021] 待闭环光纤陀螺上电后，通过A/D模数转换器采集待监测电源的电压值，并将其转换为相应的电压数字量提供给FPGA，通过FPGA对转换后的电压数字量与相应的电压理论值
进行差值比较，若全部满足预设电压值，则向飞控计算机输出电源正常信号；否则，向飞控
计算机输出电源故障信号。

[0022] 进一步地，步骤S2.1中，所述将对应转速的反馈数字量锁存在陀螺FPGA内部寄存器中，具体是将对应转速的反馈数字量进行平滑滤波处理后，再锁存在陀螺FPGA内部寄存
器中。

[0023] 进一步地，步骤S2.1中，所述利用转台对闭环光纤陀螺进行标定，具体为：

[0024] S2.1.1，将所述闭环光纤陀螺安装在转台上，使所述闭环光纤陀螺待标定的激励值所对应的输入轴平行于转台旋转轴；

[0025] S2.1.2，使所述转台至少以正转最大角速率、正转50%最大角速率、反转最大角速率、反转50%最大角速率、零角速率点起始、零角速率点终止分别旋转。

[0026] 进一步地，步骤S1中，所述采集闭环状态下非调制时刻的探测器输出光强值具体为：

[0027] 采集闭环状态下非调制时刻的探测器信号，经放大后进行数字量量化编码，在所述闭环光纤陀螺的一个本征周期内，用非调制态的光强值与调制时刻光强值做差后进行平
滑滤波，得到探测器输出光强值。

[0028] 另外，本发明还提供了一种高覆盖率光纤陀螺飞行前自检系统，其特殊之处在于，包括角速率跟踪精度自检模块、闭环光路自检模块和模拟输出精度自检模块；

[0029] 所述闭环光路自检模块，用于采集闭环状态下非调制时刻的探测器输出光强值，滤波处理后与调制时刻的探测器输出光强值进行差值比较，若小于预设光强阈值，则向飞
控计算机输出闭环光路工作正常信号；否则，向飞控计算机输出闭环光路故障信号；

[0030] 所述角速率跟踪精度自检模块，用于在转台对闭环光纤陀螺进行标定时，将不同角速率对应的反馈数字量锁存在陀螺FPGA内部寄存器中，进行模数转换后，在相位调制器
上叠加可控数字阶梯波进行电光调制，得到模数转换后激励值对应的闭环光纤陀螺两束光
波的相位差干涉光强，解算得到等效角速率后，结合不同角速率对应的反馈数字量，对角速
率跟踪精度进行自检；

[0031] 所述模拟输出精度自检模块，用于将闭环光纤陀螺角速率模拟输出进行模数转换后进行数字低通滤波，再与标准模拟输出采样数字量进行差值比较，若小于预设输出精度
阈值，则向飞控计算机输出达到输出精度自检要求信号；否则，向飞控计算机输出输出精度
故障信号。

[0032] 进一步地，还包括电源自检模块；

[0033] 所述电源自检模块，用于在闭环光纤陀螺上电后，通过A/D模数转换器采集待监测电源的电压值，并将其转换为相应的电压数字量提供给FPGA，通过FPGA对转换后的电压数
字量与相应的电压理论值进行差值比较，若全部满足预设电压值，则向飞控计算机输出电
源正常信号；否则，向飞控计算机输出电源故障信号。

[0034] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0035] 1.本发明提出一种闭环光纤陀螺高覆盖率飞行前自检测方法，通过高覆盖率自检手段，在飞行前就能准确判断光纤陀螺功能、性能的故障状态，最大程度地减少载体空中系
统故障的概率，避免姿态失控，确保载体执行安全可靠飞行任务。

[0036] 2.本发明角速率跟踪精度自检前还进行自检指令有效性检测，进一步增强了自检有效性和可操控性。

[0037] 3.本发明的自检测方法还包括电源自检，能够在闭环光纤陀螺上电后实时检测电源工作状态，保证闭环光纤陀螺工作过程中的电压稳定性。

[0038] 4.本发明中存在陀螺FPGA内部寄存器中的反馈数字量先进行了平滑滤波处理，数据准确性更高。

[0039] 5.本发明中两路自检信号同时且持续时间大于10ms时才开始进行角速率跟踪精度自检，避免了自检程序的误启动。

[0040] 6.本发明的自检系统，包括了角速率跟踪精度自检模块、闭环光路自检模块和模拟输出精度自检模块，通过对光纤陀螺在闭环反馈数字量进行精准标定，将其标定后的自
检测激励信号数字量锁存在光纤陀螺内部FPGA自检模块的寄存器中，用于自检过程中模拟
载体实际飞行时的角速率，实现全量程角速率跟踪精度自检测；采用在闭环状态下检测非
调制态和调制态的光强值，将其进行去噪声后进行差值运算，判定其是否在要求的范围内，
来实现光路自检测；设计模拟输出精度自检模块，完成模拟输出精度自检测；确定了光纤陀
螺全量程内角速率跟踪精度、光路性能、角速率输出模拟量精度是否满足使用要求，极大提
升闭环光纤陀螺自检测覆盖率，通过光纤陀螺自检，飞行前就能准确判断传感器的故障状
态，最大程度地减少空中系统故障的概率，确保飞行安全。

[0041] 7.本发明中的电源自检模块能够完成传感器供电状态检测，进一步确保了飞行的安全性检测。

附图说明

[0042] 图1为本发明实施例中光纤陀螺的标准数学模型图；

[0043] 图2为本发明实施例中光纤陀螺添加外界激励的数学模型图。

具体实施方式

[0044] 下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

[0045] 本发明提供了一种光纤陀螺高覆盖率飞行前自检方法，通过高覆盖率自检手段，在飞行前就能准确判断光纤陀螺功能和性能的故障状态，最大程度地减少载体空中系统故
障的概率，避免了姿态失控，确保载体执行安全可靠的飞行任务。实现对光纤陀螺光路、电
路全部功能和性能的自检测，给出定量的测试结果，极大提升了闭环光纤陀螺的自检能力。

[0046] 本发明的自检方法概述为：当接收到自检指令时，自检工作可在T时间内完成，T时间可设定，自检方法覆盖光纤陀螺功能、性能检测，以及工作状态检测。飞行前自检开始后，
首先进行光路功能、性能自检测，通过12位AD数模转换器，对T时间内的梳状波进行采样，在
T时间内对采样值平滑滤波，计算结果与预设值进行比较，在预设门限值之内则光路状态良
好，性能满足要求。光路自检结束后，若光路正常则内部产生光纤陀螺动态性能自检标志，
进行动态性能自检，通过FPGA自检测模块产生固定台阶量（预定的角速率测试给定值）叠加
到调制波上，增加一个固定的相移，此时光纤陀螺输出相应的角速率。前述的光纤陀螺自检
工作结束后，进入工作状态，工作状态全程进行状态检测，主要监控对象包括：供电±15V、
±5V、1.5V电源检测（PS_TEST）和模拟输出精度检测（DA_WA），由FPGA实现故障逻辑判断，并
输出相应的工作状态。

[0047] 本发明自检方法的具体执行如下：

[0048] 自检指令有效性检测，当光纤陀螺组接收到飞控计算机发出的地面自检测指令时，通过自检信号转换电路将其转换为两路可供FPGA识别的自检信号（DS_P、DS_N），通过判
断互异逻辑判断，当自检信号DS_P和自检信号DS_N同时有效且持续时间大于10ms时，自检
信号有效，光纤陀螺启动自检进行步骤S2，否则断开自检。

[0049] 当光纤陀螺接启动自检后，同时启动其包括角速率跟踪精度自检测、闭环光路自检测、模拟输出精度自检测、电源工作状态监测。

[0050] 当光纤陀螺接收到启动自检指令后，闭环光路自检模块工作，采集闭环状态下非调制时刻的探测器输出光强值，将其进行去滤波处理后与调制时刻的探测器输出光强值进
行差值比较并判断，若小于预设光强阈值，满足要求，则向飞控计算机输出“光路正常”状态
字，反之输出“光路故障”状态字。为保证闭环光路检测准确性，此时光纤陀螺处于闭环状
态，探测器信号经放大后进入ADC模数转换器进行数字量量化编码，被检测光强计算采用双
态差值计算方法，在光纤陀螺一个本征周期 内，用非调制态的光强值 （ 时间段）与调
制时刻光强值 （ 时间段）做差后进行平滑滤波，被检测光强平均值表示为
。

[0051] 其中，预设光强阈值的设定依据为：通过监测探测器输出的梳状波来检测光路的功能和性能，通过使用ADC数模转换器搭建采集电路，采集探测器输出的梳状波信号，根据
光纤陀螺闭环解调原理及探测器输出信号的特征，采集一个本征周期 内调制态输出电压
和非调制态的输出电压，平滑滤波后进行差值运算。当调制信号为± /2时，调制态和非调
制态的理论差值应为陀螺组总通光偏置电压的一半，记为 。而在工程应用中，结合采样误
差、噪声干扰、光电信号的转换误差，本申请选用50%的 作为探测器输出梳状波尖刺的判
定值。当大于50% 时，陀螺组光路功能和性能正常；当小于50% 而大于10% 时，陀螺组光
路性能下降，当小于10% 时，陀螺组光路故障。

[0052] 上述闭环光路自检的方法基于如下原理：光纤陀螺工作时，探测器输出信号呈梳状波状态，当光路或电路存在故障时，调制方波将失真或不存在，而不能对光波进行调制，
此时探测器输出的梳状波的尖峰幅值将减小或消失；当光路的光源故障或者光路损耗增大
导致光功率减小或者消失时，探测器输出的梳状波的尖峰幅值将减小或者消失；当前放电
路或A/D转换故障时，FPGA接收到的梳状波幅值将减小或无法接收。在FPGA内判断尖峰脉冲
信号的幅值是否在规定范围内，定性的判断光纤陀螺的状态。

[0053] 角速率跟踪精度自检：当载体飞行前，光纤陀螺上电启动，光纤陀螺接到“自检测信号”有效时，启动自检，FPGA自检测模块产生一固定台阶量（预设角速率激励信号）叠加到
调制波上，增加一个固定的相移ϕz，光纤陀螺输出相应的角速率，计算误差值，检测其输出
误差是否满足性能要求。

[0054] 首先，需要得到角速率跟踪精度自检所用的预设标准激励值，利用转台对光纤陀螺进行精准标定，将光纤陀螺安装在转台上，使其待标定激励值所对应的输入轴平行于转
台旋转轴，误差不超过规定值，将光纤陀螺与输出测量设备连接好，在转台按照预定的转速
点旋转情况下，记录各转速点T时刻（T不小于10s）内对应光纤陀螺闭环反馈数字量进行平
滑滤波得到Dn即为标准的预设激励值，等效实际工作时对应的角速率输入，确定准确的预
设角速率测试给定值Dn后，将其注入到光纤陀螺自检模块的寄存器中，用于飞行前动态自
检激励信号，预设标准激励值标定过程中，转台输入角速率点应选取在正转、反转方向输入
角速率范围内，分别不能少于6个点，包括最大输入角速率± 、50%速率点 、
零角速率点 。记录全量程内不同角速率输入下单位时间内陀螺输出的平均值，并对
闭环光纤陀螺在其对应转速的反馈数字量进行平滑滤波处理，将其锁存在陀螺FPGA内部寄
存器中，将其做为角速率跟踪精度自检测激励信号，将其进行模数转换，在相位调制器上叠
加可控数字阶梯波进行电光调制，从而定量输出激励值对应的光纤陀螺两束光波的相位差
干涉光强来等效外界输入角速率，将光纤陀螺角速率输出值在单位时间内进行采集平滑滤
波并与标定时的标准输出值计算其角速率跟踪比差精度，若小于预设角速率阈值，满足精
度，则向飞控计算机输出“跟踪正常”状态字，反之输出“跟踪故障”状态字，从而可以准确模
拟光纤陀螺在工作状态时，全量程内陀螺角速率跟踪功能和性能检测。例如，在转台上分别
设定光纤陀螺输出动态范围内的6个点，分别对应W1,W2,W3,…,W6，并将其内部闭环数字量
进行存储，通过光纤陀螺内部FPGA建立离散量数字模型，将标定好的闭环数字量进行预存
储，通过FPGA使其分别对应传感器实际输出的6个点的输出，其误差满足精度要求，此时确
定标准数字激励模型，模拟实际工作时对应的角速率输入，确定准确的预设角速率测试给
定值。

[0055] 其中，预设角速率阈值，是将得到的等效角速率数字量和角速率跟踪精度自检测激励信号进行比较，取两者的相对误差作为预设值，根据工程经验及光纤陀螺的使用情况，
一般将预设误差值设置为10%。

[0056] 上述角速率跟踪精度自检的原理如下：

[0057] 根据闭环光纤陀螺原理，光纤陀螺的标准数学模型如图1所示，图1中，Ks为Sagnac效应的比例系数，Kpd为光电探测器的比例系数，K1为前端放大器的放大倍数，KAD为A/D转换
器的模数转换系数，K2为数字累加滤波的累加倍数，Kr为转速的解调系数，可以近似为1，而
‑1
角速率积分器和阶梯波积分器作为离散信号的累加器，可以等效为1/(1‑z )，KG1为位数变
化引起的数字增益1，KM为Y波导相位调制器的调制系数，由于反馈相位为阶梯波的阶梯高
‑1
度，因此，Y波导相位调制器可以表示为(1‑z )。图1中通过第二闭环回路调节第一路D/A转
换器的转换系数，其中KDA1为第一路D/A转换器的转换系数，相位调制误差积分器是一个累
‑1
加器，可以等效为1/(1‑z )。

[0058] 由图1可知：

[0059]

[0060] 因此，图1所示光纤陀螺系统的传递函数为：

[0061]

[0062] 其中，KA=KpdK1KADK2，KB=KMKDA1KG1。

[0063] 根据上述光纤陀螺的工作原理可以看出，外界转速会引起两束偏振光的相位差，而Y波导相位调制器也可以通过电场产生两束光的相位差，因此，可以利用Y波导相位调制
器产生相位调制激励，模拟外界转速产生的相位差，从而实现对光纤陀螺的闭环自检测，添
加外界激励的数学模型如图2所示。图2中，p(z)为软件产生的相位调制激励。

[0064]

[0065]

[0066] 对比可以看出，通过Y波导产生的相位调制激励与转速产生的相位差符号相反，只存在于比例关系‑KS/KB，因此，可以通过对Y波导添加相位调制激励的方法实现对光纤陀螺
的闭环自检测。

[0067] 当光纤陀螺接收到启动自检指令后，同时启动模拟输出精度自检，将光纤陀螺角速率模拟输出进行模数转换后进行数字低通滤波，与标准模拟输出采样数字量进行比较判
断，若小于预设输出精度阈值，满足要求，则向飞控计算机输出“模拟输出回绕正常”状态
字，反之输出“模拟输出回绕故障”状态字。其中，输出精度阈值，是将角速率实际输出数据
与标准模拟采样数字量进行比较（计算相对误差），结合光纤陀螺实际使用情况，以及模拟
采集带来的采样误差，一般将两者的相对误差，即预设输出精度阈值设置为5%‑20%，具体设
置值取决于陀螺精度要求和数模采集的误差大小，对于高精度光纤陀螺，可将误差设置为
5%，并且选用高精度模拟采集，对于低精度光纤陀螺，可将误差设置为20%。

[0068] 当光纤陀螺接收到启动自检指令后，同时可进行电源自检，并通过电源监测电路，向飞控计算机输出对应电源状态离散量。即将采集转换后的电压数字量和相应的电压理论
值进行比较，若全部满足预设电压值，则向飞控计算机输出电源正常信号；否则，向飞控计
算机输出电源故障信号。其中，预设电压值可按照两者的相对误差进行比较，设置为20%，该
误差值与光纤陀螺对电源电压的要求一致，在该误差范围内，光纤陀螺可正常工作。

[0069] 本发明的自检方法，为了提高工作状态监控的覆盖率，对输出通路的DA进行回绕测试，对工作电源进行监控，故障逻辑在FPGA中进行综合输出监控信息。

[0070] 基于上述自检测方法，本发明还提供了执行上述自检测方法的自检系统，包括角速率跟踪精度自检模块、闭环光路自检模块、模拟输出精度自检模块和电源自检模块。其
中，闭环光路自检模块，用于采集闭环状态下非调制时刻的探测器输出光强值，滤波处理后
与调制时刻的探测器输出光强值进行比较，若小于预设光强阈值，则向飞控计算机输出闭
环光路工作正常信号；否则，向飞控计算机输出闭环光路故障信号。角速率跟踪精度自检模
块，用于在转台对闭环光纤陀螺进行标定时，将不同角速率对应的反馈数字量锁存在陀螺
FPGA内部寄存器中，进行模数转换后，在相位调制器上叠加可控数字阶梯波进行电光调制，
得到模数转换后激励值对应的闭环光纤陀螺两束光波的相位差干涉光强，解算得到等效角
速率后，结合不同角速率对应的反馈数字量，对角速率跟踪精度进行自检。模拟输出精度自
检模块，用于将闭环光纤陀螺角速率模拟输出进行模数转换后进行数字低通滤波，再与标
准模拟输出采样数字量进行比较，若小于预设输出精度阈值，则向飞控计算机输出达到输
出精度自检要求信号；否则，向飞控计算机输出输出精度故障信号。电源自检模块，用于在
闭环光纤陀螺上电后，通过A/D模数转换器采集待监测电源的电压值，并将其转换为相应的
电压数字量提供给FPGA，通过FPGA对转换后的电压数字量与相应的电压理论值进行差值比
较，若全部满足预设电压值，则向飞控计算机输出电源正常信号；否则，向飞控计算机输出
电源故障信号。

[0071] 以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包
括在本发明的专利保护范围内。