[发明专利]一种惯性器件轴系误差标定方法

说明书

技术领域

本发明属于惯性器件领域，具体涉及一种惯性器件轴系误差标定方法。

背景技术

光纤陀螺指光纤环以及其他光学部件和电路部件组成的统一体，可独立完成加速率的测量和相应数字量的输出；名词“光纤环”特指组成光纤陀螺的重要敏感部件。原则上，只有光纤陀螺才存在敏感轴的概念，一只光纤陀螺里只能有一个光纤环。但本文中所指的“双环嵌套的光纤陀螺”，是在一个光纤陀螺中包含了一大(光纤长度超过2000米)、一小(光纤长度短于200米)两个光纤环，该光纤陀螺正常工作时，只有大环对应的敏感信息会被输出到外部测试设备上(如标定台等)。但本文中考虑的是两只光纤环安装时所产生的轴系误差，如图1所示，因此，在进行轴系误差标定时，通过修改光纤陀螺的信号处理软件，将大环和小环敏感到的角速率信息一起输出到外部测试设备上。这样的话，就可以认为存在两只光纤陀螺(大环对应的陀螺为高精度光纤陀螺，小环对应的陀螺为低精度光纤陀螺)。

一般而言，在光纤惯性领域内，认为零偏稳定性大于0.1°/h的光纤陀螺为低精度光纤陀螺；零偏稳定性介于0.01°/h和0.1°/h之间的光纤陀螺为中精度光纤陀螺；零偏稳定性高于0.01°/h的光纤陀螺为高精度光纤陀螺。

光纤陀螺是一种全固态角速度传感器，具有体积小、功耗低、寿命长、动态范围大、响应速度快、抗振动冲击等突出优点，自问世以来备受瞩目。经过近四十年来的发展，已经广泛应用于飞机、舰船、装甲车辆、石油测井等领域，并继续向更高精度、更小尺寸的方向快速发展。采用双环嵌套设计的高精度、大量程光纤陀螺，兼顾了光纤陀螺高精度和大量程的需求，同时也解决了高精度光纤陀螺高动态环境的快速启动问题，具有很高的应用价值。但在实际应用中，由于两个敏感环安装时存在的安装误差，如图1所示，造成高精度光纤陀螺和低精度光纤陀螺的敏感轴并不平行，而该轴系误差会反映到低精度光纤陀螺给出的基准角速率上，容易造成高精度光纤陀螺跨条纹工作不正常。

举例而言，高精度光纤陀螺/光纤环第一级条纹和第二级条纹的角速率分界点为40°/s，如果当前外界输入角速率为40.1°/s，如果高精度光纤陀螺和低精度光纤陀螺的敏感轴完全重合的话，低精度光纤陀螺给出的角速率基准应该为40.1°/s，高精度光纤陀螺的跨条纹机制应指示为陀螺当前工作在第二级条纹内。但是如果高精度光纤陀螺和低精度光纤陀螺之间存在一个夹角，低精度光纤陀螺给出的角速率基准小于40°/s，那么高精度光纤陀螺的跨条纹机制指示为陀螺当前工作在第一级条纹内，会导致高精度光纤陀螺的输出与实际角速率出现错误。

因此，需要通过标定的方法给出高精度光纤环和低精度光纤环之间的轴系误差。传统的标定方法，通常针对惯性测量组合(或简称IMU：Inertial Measurment Unit，包含三个相互垂直安装的陀螺，以及三个与陀螺同轴的加速度计)而设计，需要借助加速度计的信息才能标定出两个相互垂直安装的光纤陀螺的轴系误差，因此，在不借助外界信息的情况下，对位于同轴的两只光纤陀螺轴系误差进行标定，尚未发现类似方案。

发明内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种光纤陀螺轴系误差标定方法，旨在解决现有技术在实际加工安装过程中，不可避免引入两个轴系的误差，造成低精度光纤环直接给出的速率基准并不能真实反映当前的实际角速率的技术问题。

本发明提供了一种惯性器件轴系误差的标定方法，包括下述步骤：

S1：将待测惯性器件设置在位置台上，并旋转所述位置台使得所述位置台的旋转轴与导航系的OZ轴重合；所述待测惯性器件包括第一惯性器件和第二惯性器件，所述第二惯性器件为所述第一惯性器件提供角速率基准；

S2：采集所述待测惯性器件中所述第一惯性器件输出的第一数字量U_a和所述第二惯性器件输出的第二数字量U_b；

S3：将所述位置台旋转180°或180°的奇数倍后，采集所述第一惯性器件输出的第三数字量U′_a和所述第二惯性器件输出的第四数字量U′_b；

S4：根据所述第一数字量、所述第二数字量、所述第三数字量和所述第四数字量获得所述待测惯性器件的轴系误差。

其中，在步骤S4中根据公式获得所述待测惯性器件的轴系误差；E_1b为所述第二惯性器件的标度因数；D_0b为所述第二惯性器件的零偏；E_1a为所述第一惯性器件的标度因数；D_0a为所述第一惯性器件的零偏。