光纤陀螺是一种角速度测量元件,是惯性导航系统的重要组成部分,相较于其他角速度测量元件,光纤陀螺的优势明显,没有转动部件,响应时间短,使用寿命长。在航海、航空航天等多个军事和民用领域以及社会发展和国民生活中起到重要作用。随着研究的日益深入,国内主流光纤陀螺的精度已经达到应用标准,越来越多的领域要求光纤陀螺既有高精度又有大的动态测量范围。但是高精度与大动态是矛盾的指标,现有的解决方案主要是外加具有大动态的测量设备辅助光纤陀螺进行测量,这种方案会大大提升光纤陀螺的制作成本。针对以上问题本论文提出了一种改进的单级干涉条纹扩展方法,不加入任何辅助测量设备就可以实现光纤陀螺的大动态测量同时又能保持高精度。本论文主要工作如下:首先阐述了进行光纤陀螺大动态测量技术研究的原因和进行这项工作对实验室相关研究的重要意义。按照技术发展和时间脉络梳理了光纤陀螺大动态测量领域的研究进程和研究方法。结合实验室某型数字闭环光纤陀螺系统的实现方法,按照构成数字闭环反馈系统的各个模块的顺序,对光纤陀螺系统进行动态数学建模。得到整个数字闭环光纤陀螺系统的传递函数后,分析了不同的输入信号对闭环光纤陀螺系统跟踪特性的影响。其次,分析了某型闭环光纤陀螺的动态测量范围。结合仿真分析了光纤陀螺系统产生多值性的原因、系统对大动态输入的响应特点,分析了影响系统灵敏度的原因。基于以上分析提出了一种改进的单级干涉条纹扩展方案,来实现不影响系统分辨率的光纤陀螺的大动态测量。再次,设计了改进单级干涉条纹扩展方法的FPGA实现方案,运用Verilog硬件描述语言编写单级条纹扩展方案各个模块文件,编写数据通信模块,设计顶层testbench测试文件,在modelsim软件中进行仿真调试。最后,运用等效输入原理测试实验方案,在改进的单级干涉条纹扩展法的FPGA实现方案中加入测试模块,通过ise软件综合、布局布线、引脚分配后将程序下载到硬件电路中。系统运行后产生的数据由接收软件接收,应用MATLAB的M文件处理得到的数据并进行Allan方差分析,结果表明该方法能够对大动态的光纤陀螺进行有效测量而且保持了系统的高精度。