[发明专利]基于多项式拟合技术的提高光纤陀螺零偏稳定性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多项式拟合技术的提高光纤陀螺零偏稳定性方法。属于惯性导航领域。

背景技术

影响陀螺精度的因数有很多，其中关键之一就是陀螺零偏。光纤陀螺也不例外，然而相比较其它陀螺而言，光纤陀螺对温度更为敏感，尤其是对光纤陀螺零偏存在着较大影响，这也成为了光纤陀螺工程工程化应用的难题。

消除温度对光纤陀螺零偏的影响一般有两种方法，一是硬处理的物理方法，通过提高及改变光纤陀螺制造工艺，同时加装精确的温度控制系统等，但是该方法对硬件及相关工艺要求极高，目前超高精度光纤陀螺一般只存在于试验室的样机阶段；二是软处理的数学方法，该方法实现较为容易，但是补偿方法多样，难以量化，另外由于补偿时考虑的因素不够全面，修正结果不太理想。

本方法基于多项式拟合技术技术，从温度、温度梯度、温度变化率三个方面对光纤陀螺零偏进行了全面量化补偿修正，陀螺零偏稳定性大幅度提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于多项式拟合技术的提高光纤陀螺零偏稳定性方法，补偿了温度变化引起的陀螺零偏误差，减小了温度对陀螺零偏的影响，提高了陀螺精度。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于多项式拟合技术的提高光纤陀螺零偏稳定性方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、建立多项式拟合补偿模型

温度变化是影响光纤陀螺零偏精度的重要因素，温度对光纤陀螺零偏的影响主要表现在温度、温度变化率和温度梯度三个方面。

1、基于以上三方面因素，针对陀螺的温度漂移可采用多项式进行拟合建立模型结构如下式：

式中：

L----陀螺输出，单位°/h。

L₀----陀螺启动后，前两分钟采样所得到的零偏输出，单位°/h。

T----陀螺敏温度，单位℃

ΔT----陀螺温度梯度，单位℃

dT/dt----陀螺温度变化率，单位℃/s

A_i、B_j、C_j----多项式系数，

m、n----各温度因素的最高次幂。

2、模型多项式中的系数A_i、B_j、C_j运用回归分析最小二乘法拟合。多项式模型可写为：

L-L₀＝Ta (2)

其中：

q为温度漂移模型的阶数，T为光纤陀螺温度矩阵，N为陀螺温度漂移数据个数。

3、不同温度下拟合出的系数是不同的，公式(1)中Ai、Bj、Ck各系数满足如下关系：

步骤二、选取多项式拟合补偿参数

1、在实际使用时，对不同温度下的每个陀螺通过最小二乘计算，可得到系数A_ij (i＝1,2…q；j＝0,1,2,3)。将其固化在计算机的测试软件中。只要在陀螺启动后测出陀螺启动时的初始温度T₀，即可根据公式(3)计算出该模型中各个系数。

2、然后根据各温度因素，利用多项式模型公式(1)估计当前陀螺的零偏，将该估计出的零偏扣除，即为补偿后的零偏。

优选地，本方法中，温度对光纤陀螺零偏影响补偿采用二阶或四阶补偿，温度梯度和温度变化率对光纤陀螺零偏影响补偿均采用一阶补偿。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明基于多项式拟合技术原理，建立了光纤陀螺零偏补偿数学模型，通过实验数据比对将模型中关键系数进行了量化，补偿了温度变化引起的陀螺零偏误差，减小了温度对陀螺零偏的影响，提高了陀螺精度。

附图说明

图1温度测试实验设备连接图。

图2温度对陀螺零偏影响的多项式拟合曲线。

图3温度连续变化时2、4阶多项式补偿曲线。

图4温度梯度与陀螺零偏关系。

图5温度、温度梯度、温度变化率2、4阶补偿曲线。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明涉及一种基于多项式拟合技术的提高光纤陀螺零偏稳定性方法，方法包括以下步骤：一是建立多项式拟合补偿模型；二是选取多项式拟合补偿参数。

二、实施过程

步骤一、建立多项式拟合补偿模型