激光陀螺作为一种高精度角速度传感器,被广泛应用与航空、航天、航海等领域。然而,在激光陀螺现有的抖动信号剥除方案中,低通滤波器带来的延迟不能满足激光陀螺在超高飞行控制、平台稳定等快速跟踪的场合中对实时输出角速率信息的要求,也难以满足激光陀螺在非平稳随机信号条件下的精确滤波需求。自适应滤波器能够实时调节当前时刻滤波器权系数,具有适应随机信号时变统计特性、几乎为零的群延迟等特点,能够很好地解决抖动剥除误差和群延迟的矛盾,实现高精度超低延迟的激光陀螺抖动剥除。DSP、MCU等方式在实现复杂滤波算法时会带来一定的计算延迟,而FPGA具有大规模并行处理、位宽可调、可编程等优点,可以加速算法计算过程,降低计算带来的延迟。为了实现高精度低延迟的激光陀螺抖动剥除,本文通过搭建激光陀螺数字信号处理仿真模型,对比研究LMS、RLS、FIR滤波器在静态性能、动态性能以及群延迟方面的差异,采用FPGA设计了基于RLS自适应滤波器的激光陀螺抖动剥除系统。具体研究内容如下:1.通过分析激光陀螺输出信号的特点,建立激光陀螺信号处理的Simulink模型;重点研究了步长、阶数、遗忘因子等参数对自适应滤波器性能的影响,比较了LMS自适应滤波器、RLS自适应滤波器以及FIR滤波器在静态性能、动态性能以及群延迟等各项性能指标的差异。仿真结果表明,LMS和RLS都有着比传统FIR滤波较好的滤波性能;相比于LMS自适应算法,RLS自适应算法更适于激光陀螺输出信号的抖动剥除;2.从系统设计出发,提出了降低滤波器群延迟、减小电路噪声的需求。通过建立激光陀螺前放电路的噪声模型,分析光电转换前置放大电路的噪声来源,提出减小输入噪声,提高输出信噪比的FPGA片外硬件电路的优化方法;根据算法设计FPGA程序设计的流程图,给出自适应滤波器程序设计的整体框架,重点介绍RLS算法控制模块和数据通道模块,给出各模块的仿真波形、自适应滤波器的整体仿真波形以及整体RTL电路图;3.采用XILINX公司产品SPARTAN6 FPGA芯片,设计了基于双精度浮点数计算的RLS自适应滤波器对激光陀螺输出信号进行抖动剥除。实验结果表明,经4阶RLS自适应滤波器解调后,陀螺输出的零偏稳定性为0.0018°/h,稳态性能优于80阶FIR低通滤波器,并且自适应滤波器的群延迟几乎为零,远小于FIR低通滤波器。