半球諧振陀螺的輸出補償方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半球諧振陀螺的輸出補償方法和系統(tǒng)。所述輸出補償方法包括：測量半球諧振陀螺的加速度矢量，并根據(jù)測量的加速度矢量，以及預先確定的加速度漂移模型，計算出半球諧振陀螺的輸出漂移量；根據(jù)計算出的半球諧振陀螺的輸出漂移量，對半球諧振陀螺的輸出進行補償；所述補償系統(tǒng)包括：加速度測量模塊，用于測量沿半球諧振陀螺的加速度矢量；輸出漂移量計算模塊，用于根據(jù)測量出的加速度矢量、預先確定的加速度漂移模型，計算出半球諧振陀螺的輸出漂移量；輸出補償模塊，用于根據(jù)計算出的輸出漂移量，對半球諧振陀螺的輸出進行補償。應用本發(fā)明，可以根據(jù)建立的HRG的加速度漂移模型對HRG的輸出進行補償，提高HRG的輸出精度。
【專利說明】半球諧振陀螺的輸出補償方法和系統(tǒng)【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及慣性導航【技術領域】，尤其涉及半球諧振陀螺的輸出補償方法和系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]HRG (Hemispherical Resonant Gyro,半球諧振陀螺)是一種新型高精度、可靠性高的慣導級固態(tài)波陀螺，具有體積小、重量輕、功耗低、啟動快、抗輻射能力強、抗沖擊振動性良好、壽命長等優(yōu)點，廣泛應用在衛(wèi)星、空間飛行器等慣性導航系統(tǒng)中。
[0003]慣性導航系統(tǒng)的工作精度主要取決于HRG的輸出精度，也就是HRG的角速度精度，而輸出漂移，也就是HRG的角速度漂移是造成HRG輸出誤差的原因，因此對建立漂移模型以及補償方法的研究具有十分重要的意義。目前，國內外關于HRG諧振子質量分布不均勻、激勵系統(tǒng)誤差、振型角測量系統(tǒng)結構誤差、溫度場變化以及基座高頻振動所產(chǎn)生的漂移做了很多研究工作。
[0004]本發(fā)明的發(fā)明人在對HRG單表進行速率標定，以及對組合系統(tǒng)進行多位置的安裝誤差標定過程發(fā)現(xiàn)，當標定完成后，將IMU (Inertial MeasurementUnit,慣性測量單元)停在標定點位置，HRG輸出誤差較大，這種情況說明重力場能夠使HRG產(chǎn)生輸出漂移，在HRG實際使用中，重力以及載體運動加速度不可避免地作用到HRG本身，影響HRG的輸出精度。然而，關于加速度導致的HRG輸出漂移的研究卻相對空白，因此有必要提供一種HRG的輸出補償方法和系統(tǒng)，確定出HRG的加速度矢量與HRG的輸出漂移量之間的關系——加速度漂移模型后，可以通過計算出的輸出漂移量對HRG的輸出進行補償，從而提高HRG的輸出精度。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供了一種HRG的輸出補償方法和系統(tǒng)，可以根據(jù)建立的HRG的加速度漂移模型對HRG的輸出進行補償，提高HRG的輸出精度。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半球諧振陀螺的輸出補償方法，包括:
[0007]測量所述半球諧振陀螺的加速度矢量，并根據(jù)測量的加速度矢量，以及預先確定的加速度漂移模型，計算出所述半球諧振陀螺的輸出漂移量；
[0008]根據(jù)計算出的所述半球諧振陀螺的輸出漂移量，對所述半球諧振陀螺的輸出進行補償。
[0009]進一步，所述加速度漂移模型具體為:
【權利要求】
1.一種半球諧振陀螺的輸出補償方法，其特征在于，包括: 測量所述半球諧振陀螺的加速度矢量，并根據(jù)測量的加速度矢量，以及預先確定的加速度漂移模型，計算出所述半球諧振陀螺的輸出漂移量； 根據(jù)計算出的所述半球諧振陀螺的輸出漂移量，對所述半球諧振陀螺的輸出進行補償。
2.根據(jù)權利要求1所述的輸出補償方法，其特征在于，所述加速度漂移模型具體為:
3.一種半球諧振陀螺的加速度漂移模型建立方法，其特征在于，包括: 對于預先設定的每組諧振子參數(shù)值，確定該組諧振子參數(shù)值下所述半球諧振陀螺的輸出漂移量；其中，所述諧振子參數(shù)值包括:所述諧振子的振型角和振幅； 根據(jù)所述半球諧振陀螺的加速度矢量與諧振子參數(shù)值的函數(shù)關系，以及在每組諧振子參數(shù)值下確定出的所述半球諧振陀螺的輸出漂移量，確定出所述半球諧振陀螺的加速度矢量與所述半球諧振陀螺的輸出漂移量之間的關系，作為所述加速度漂移模型。
4.根據(jù)權利要求3所述的模型建立方法，其特征在于，所述確定該組諧振子參數(shù)值下所述半球諧振陀螺的輸出漂移量，具體包括: 調節(jié)所述半球諧振陀螺的穩(wěn)幅激勵電極的電壓振幅和反饋激勵電極的電壓振幅，使得所述半球諧振陀螺的諧振子達到該組諧振子參數(shù)值后，計算所述半球諧振陀螺的激勵器的空間域的每個網(wǎng)格點的電容間隙、反饋激振幅值； 根據(jù)每個網(wǎng)格點的電容間隙計算出每個網(wǎng)格點的反饋激勵器的激勵系數(shù)； 根據(jù)每個網(wǎng)格點的反饋激振幅值和反饋激勵器的激勵系數(shù)，計算出每個網(wǎng)格點的輸出漂移量； 對每個網(wǎng)格點的輸出漂移量進行平均后得到該組諧振子參數(shù)值下所述半球諧振陀螺的輸出漂移量。
5.根據(jù)權利要求3所述的模型建立方法，其特征在于，所述半球諧振陀螺的加速度矢量與諧振子參數(shù)值的函數(shù)關系，具體如公式組2所示:
6.根據(jù)權利要求4所述的模型建立方法，其特征在于，所述根據(jù)每個網(wǎng)格點的反饋激振幅值和反饋激勵器的激勵系數(shù)，計算出每個網(wǎng)格點的輸出漂移量，具體為: 對于所述半球諧振陀螺的激勵器的空間域的每個網(wǎng)格點，根據(jù)如下公式4計算該網(wǎng)格點的輸出漂移量Q:

7.一種半球諧振陀螺的輸出補償系統(tǒng)，其特征在于，包括: 加速度測量模塊，用于測量沿所述半球諧振陀螺的加速度矢量； 輸出漂移量計算模塊，用于根據(jù)所述加速度測量模塊測量出的加速度矢量，以及預先確定的加速度漂移模型，計算出所述半球諧振陀螺的輸出漂移量； 輸出補償模塊，用于根據(jù)所述輸出漂移量計算模塊計算出的輸出漂移量，對所述半球諧振陀螺的輸出進行補償。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 加速度漂移模型建立裝置，用于確定預先設定的每組諧振子參數(shù)值下所述半球諧振陀螺的輸出漂移量；并根據(jù)所述半球諧振陀螺的加速度矢量與諧振子參數(shù)值的函數(shù)關系，以及在每組諧振子參數(shù)值下確定出的所述半球諧振陀螺的輸出漂移量，確定出所述半球諧振陀螺的加速度矢量與所述半球諧振陀螺的輸出漂移量之間的關系，作為所述加速度漂移模型。
9.一種半球諧振陀螺的加速度漂移模型建立系統(tǒng)，其特征在于，包括: 加速度漂移模型建立裝置，用于確定預先設定的每組諧振子參數(shù)值下所述半球諧振陀螺的輸出漂移量；并根據(jù)所述半球諧振陀螺的加速度矢量與諧振子參數(shù)值的函數(shù)關系，以及由所述輸出漂移模塊確定的每組諧振子參數(shù)值下的所述半球諧振陀螺的輸出漂移量，確定出所述半球諧振陀螺的加速度矢量與所述半球諧振陀螺的輸出漂移量之間的關系，作為所述加速度漂移模型。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度漂移模型建立裝置，具體包括: 諧振子參數(shù)值調節(jié)單元，用于調節(jié)所述半球諧振陀螺的穩(wěn)幅激勵電極的電壓振幅和反饋激勵電極的電壓振幅，使得所述半球諧振陀螺的諧振子達到預先設定的每組諧振子參數(shù)值； 電容間隙與反饋激振幅值計算單元，對于每組諧振子參數(shù)值，用于計算該組諧振子參數(shù)值下所述半球諧振陀螺的激勵器的空間域的每個網(wǎng)格點的電容間隙、反饋激振幅值；反饋激勵器的激勵系數(shù)計算單元，對于每組諧振子參數(shù)值，用于根據(jù)該組諧振子參數(shù)值下每個網(wǎng)格點的電容間隙計算出該組諧振子參數(shù)值下每個網(wǎng)格點的反饋激勵器的激勵系數(shù)； 輸出漂移量計算單元，對于每組諧振子參數(shù)值，用于根據(jù)該組諧振子參數(shù)值下每個網(wǎng)格點的反饋激振幅值和反饋激勵器的激勵系數(shù)，計算出該組諧振子參數(shù)值下每個網(wǎng)格點的輸出漂移量；并對每個網(wǎng)`格點的輸出漂移量進行平均后得到該組諧振子參數(shù)值下所述半球諧振陀螺的輸出漂移量； 漂移模型建立單元，用于根據(jù)所述半球諧振陀螺的加速度矢量與諧振子參數(shù)值的函數(shù)關系，以及由所述輸出漂移量計算單元確定的每組諧振子參數(shù)值下的所述半球諧振陀螺的輸出漂移量，確定出所述半球諧振陀螺的加速度矢量與所述半球諧振陀螺的輸出漂移量之間的關系，作為所述加速度漂移模型。
【文檔編號】G01C19/56GK103674060SQ201310625255
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】伊國興, 奚伯齊, 李清華, 謝陽光, 祁子洋 申請人:哈爾濱工業(yè)大學