本發(fā)明屬于導(dǎo)航定位，涉及一種基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

1、光纖陀螺是一種全固態(tài)的角速率傳感器，常用于慣性導(dǎo)航設(shè)備的角速度測量。現(xiàn)有的陀螺標(biāo)度因數(shù)的補(bǔ)償方法一般僅在溫箱內(nèi)按照固定速率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整溫箱溫度，計(jì)算不同溫度下的陀螺標(biāo)度因數(shù)變化，或者測試不同速率下的陀螺標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行擬合補(bǔ)償。

2、現(xiàn)有的標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法只考慮了溫度對標(biāo)度因數(shù)的影響，或僅考慮不同速率下標(biāo)度因數(shù)的誤差補(bǔ)償，或者在全溫、全角速率下使用了某個(gè)固定的標(biāo)度因數(shù)，對與復(fù)雜的變溫、變角速率的復(fù)雜環(huán)境下工作的高精度測量裝置沒有充分考慮溫度和角速率共同作用的影響，影響高精度的角速率測量的準(zhǔn)確性，根據(jù)現(xiàn)有的不足，需要設(shè)計(jì)一種基于溫度和角速率輸入共同作用下對陀螺標(biāo)度因數(shù)的補(bǔ)償方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法。

2、本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法，包括如下步驟：

4、步驟1、進(jìn)行陀螺安裝，并在安裝后進(jìn)行零偏測試；

5、步驟2、進(jìn)行不同角速率下標(biāo)度因數(shù)的測試；

6、步驟3、進(jìn)行不同溫度下，不同角速率對應(yīng)標(biāo)度因數(shù)的測試；

7、步驟4、建立隨溫度、角速率的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償模型參數(shù)計(jì)算方法。

8、而且，步驟1中，陀螺的安裝條件為：將光纖陀螺固定安裝在一個(gè)單軸轉(zhuǎn)臺臺面上，要求陀螺的輸入軸與單軸轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸重合；其中，單軸轉(zhuǎn)臺為一個(gè)帶溫箱的轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺臺面需經(jīng)過事先調(diào)平，其傾斜角度小于1角分，其旋轉(zhuǎn)軸指天，轉(zhuǎn)臺位置控制精度不低于3″；光纖陀螺的采集輸出采用串口輸出，要求輸出的信息中包含角增量或者角速度脈沖信息和溫度信息。

9、而且，步驟1中，零偏測試為：分別將單軸轉(zhuǎn)臺停止在0°，90°，180°，270°四個(gè)位置，每個(gè)位置錄取1000s的數(shù)據(jù)，即分別在四個(gè)位置下，每秒對陀螺一秒內(nèi)的輸出脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行累加并存儲記錄，每個(gè)位置記錄1000個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算其平均值，記為bg1，bg2，bg3，bg4。

10、而且，步驟2包括：

11、2.1、按照步驟1的方法將光纖陀螺安裝在單軸轉(zhuǎn)臺臺面上，控制溫箱溫度為-20℃，等待陀螺溫度穩(wěn)定后，并記錄此時(shí)陀螺輸出的溫度為t1；將轉(zhuǎn)臺控制到0°，然后開始錄取陀螺脈沖數(shù)據(jù)，錄取數(shù)據(jù)10s后，控制轉(zhuǎn)臺按照1°/s的速度正向旋轉(zhuǎn)2160°后回到轉(zhuǎn)臺0°位置，再繼續(xù)錄取10s數(shù)據(jù)；整個(gè)過程脈沖數(shù)累計(jì)為n，錄取數(shù)據(jù)長度為t,旋轉(zhuǎn)角度速度為r＝1；

12、計(jì)算該溫度下陀螺的﹢1°/s的標(biāo)度因數(shù)為：

13、

14、對應(yīng)的單位為”/p；

15、2.2、將轉(zhuǎn)臺控制到0°，然后開始錄取數(shù)據(jù)，錄取數(shù)據(jù)10s后，控制轉(zhuǎn)臺按照-1°/s的速度反向旋轉(zhuǎn)2160°后回到轉(zhuǎn)臺0°位置，再錄取10s數(shù)據(jù)，整個(gè)過程脈沖數(shù)累計(jì)為n，錄取數(shù)據(jù)長度為t,旋轉(zhuǎn)角度速度為r＝-1；

16、計(jì)算該溫度下陀螺的-1°/s的標(biāo)度因數(shù)為：

17、

18、2.3、在該溫度下，改變每次的旋轉(zhuǎn)角速率，重復(fù)以上步驟，得到該溫度下不同旋轉(zhuǎn)速率下的標(biāo)度因數(shù)

19、而且，步驟3具體為：

20、溫箱溫度設(shè)置從-20℃到50℃，每隔10℃進(jìn)行一組溫度試驗(yàn)，每個(gè)溫度點(diǎn)均待溫度穩(wěn)定(當(dāng)陀螺溫度變化不大于0.1°/10mi)以后，記錄該溫度下陀螺溫度為tk，并重復(fù)步驟2的過程，得到該溫度tk下不同角速率對應(yīng)的陀螺標(biāo)度因數(shù)

21、而且，步驟4包括：

22、4.1、將按照步驟1～3計(jì)算得到不同溫度點(diǎn)和不同角速度下的標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行求和取平均值得到平均標(biāo)度因數(shù)km；

23、4.2、根據(jù)得到的平均標(biāo)度因數(shù)，在進(jìn)行陀螺測量輸出時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算對應(yīng)的標(biāo)度因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)提高角速度的測量精度，其補(bǔ)償方法為：首先按照陀螺內(nèi)安裝的溫度傳感器測量值得到當(dāng)前的陀螺的溫度ts，利用平均標(biāo)度因數(shù)km和陀螺輸出脈沖ns計(jì)算當(dāng)前的角速率為rs；

24、根據(jù)當(dāng)前的溫度ts和角速率為rs選擇與該溫度和角速度最接近的已經(jīng)完成先驗(yàn)測試的溫度點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)速率；選擇的溫度點(diǎn)和角速度滿足：

25、ri≤rs≤ri+1

26、tk≤ts≤tk+1

27、則當(dāng)前實(shí)時(shí)使用的標(biāo)度因數(shù)計(jì)算方法為：

28、

29、本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為：

30、本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)合理，在使用通用的測試設(shè)備的條件下，基于不同溫度和不同角速度輸入下測試對應(yīng)點(diǎn)的標(biāo)度因數(shù)，最后在陀螺實(shí)時(shí)測量載體角速度時(shí)，通過已有的測試結(jié)果，通過插值補(bǔ)償?shù)姆椒▽?shí)時(shí)計(jì)算得到該溫度和速率點(diǎn)下的準(zhǔn)確的陀螺標(biāo)度因數(shù)，該技術(shù)通用性強(qiáng)，可以簡單方便實(shí)現(xiàn)，在時(shí)刻變化的溫度和角速率環(huán)境下可以實(shí)時(shí)計(jì)算對應(yīng)的標(biāo)度因數(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度的加速率測量。

技術(shù)特征：

1.一種基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法，其特征在于：步驟1中，陀螺的安裝條件為：將光纖陀螺固定安裝在一個(gè)單軸轉(zhuǎn)臺臺面上，要求陀螺的輸入軸與單軸轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸重合；其中，單軸轉(zhuǎn)臺為一個(gè)帶溫箱的轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺臺面需經(jīng)過事先調(diào)平，其傾斜角度小于1角分，其旋轉(zhuǎn)軸指天，轉(zhuǎn)臺位置控制精度不低于3″；光纖陀螺的采集輸出采用串口輸出，要求輸出的信息中包含角增量或者角速度脈沖信息和溫度信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟1中，零偏測試方法為：分別將單軸轉(zhuǎn)臺停止在0°，90°，180°，270°四個(gè)位置，每個(gè)位置錄取1000s的數(shù)據(jù)，即分別在四個(gè)位置下，每秒對陀螺一秒內(nèi)的輸出脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行累加并存儲記錄，每個(gè)位置記錄1000個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算其平均值，記為bg1，bg2，bg3，bg4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟2包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟3具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟4包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于溫度和角速率輸入的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償方法，包括1、進(jìn)行陀螺安裝，并在安裝后進(jìn)行零偏測試；2、進(jìn)行不同角速率下標(biāo)度因數(shù)的測試；3、在不同的溫度下，進(jìn)行不同角速率下標(biāo)度因數(shù)的測試；4、建立隨溫度、角速率的陀螺標(biāo)度因數(shù)補(bǔ)償模型參數(shù)計(jì)算方法。本發(fā)明基于不同溫度和不同角速度輸入下測試對應(yīng)點(diǎn)的標(biāo)度因數(shù)，最后在陀螺實(shí)時(shí)測量載體角速度時(shí)，通過已有的測試結(jié)果，通過插值補(bǔ)償?shù)姆椒▽?shí)時(shí)計(jì)算得到該溫度和速率點(diǎn)下的準(zhǔn)確的陀螺標(biāo)度因數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：張君,喬立偉,劉贏,趙政
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇七研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8