[发明专利]用于科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率计算的系统和方法

说明书

本申请公开了用于科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率计算的系统和方法。根据本公开的一个或多个方面，方法包括：在第一偏置电压(Psubgt;0/subgt;)下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪(101)；在第二偏置电压(Psubgt;0/subgt;’)下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪(101)，第二偏置电压(Psubgt;0/subgt;’)不同于第一偏置电压(Psubgt;0/subgt;)；检测科里奥利振动陀螺仪(101)对第一偏置电压(Psubgt;0/subgt;)和第二偏置电压(Psubgt;0/subgt;’)的响应的差值；并且根据响应的差值与修正项(C)确定科里奥利振动陀螺仪(101)的陀螺速率。

技术领域

示例性实施方式总体上涉及科里奥利振动陀螺仪的校准，并且具体地，涉及利用双偏置电压测量对科里奥利振动陀螺仪进行校准。

背景技术

陀螺仪已经长期应用于包括航空宇宙、海事、以及国防工业的许多工业，用于确定设备或机器的方位。近年来，陀螺仪还应用于消费者的电子产品中，尤其是智能手机和全球定位系统接收器。当今通常使用的一种陀螺仪是科里奥利振动陀螺仪(也被称为科里奥利谐振陀螺仪或振动结构陀螺仪)。不同于自转机械陀螺仪对应物，科里奥利振动陀螺仪是固态的并且通过使用振动结构确定陀螺仪的旋转速率来操作。即使由于科里奥利效应对科里奥利振动陀螺仪支撑件施加的力使得科里奥利振动陀螺仪的方位改变，随着科里奥利振动陀螺仪的方位改变，科里奥利共振陀螺仪的振动结构仍继续在同一平面内振动。通过测量由于科里奥利效应而对支撑件施加的力，能够确定科里奥利振动陀螺仪的旋转速率，进而，还能够确定科里奥利振动陀螺仪的方位。

然而，如果仪器标度因数已经遭到破坏并且不再能够给出一致的输出，科里奥利振动陀螺仪则产生漂移误差。常规地，利用外部参考能够对产生漂移误差的科里奥利振动陀螺仪进行校准或再校准，以修正漂移和遭到破坏的标度因数。然而，在多数情形中，在科里奥利振动陀螺仪部署之后，没有可利用的外部参考进行再校准。例如，在导弹系统、太空船、或在一旦部署则不容易被再调用而进行再校准的其他设备或机器中，尤其如此。常规的校准技术完全不足以用于这些应用。

历史上，对于机械自转质量式陀螺仪，被称为“轮速调制”的校准的可替代方法是以试验为条件的。“轮速调制”成功地演示了在缺少旋转的情况下提供方位角确定并且提供坡道限制，以使漂移误差最小化若干量级。“轮速调制”的操作基于应用于机械陀螺仪的自转质量的不同扭矩，通过与陀螺仪角动量的大小无关的机构产生机械陀螺仪的自转质量。通过调制自旋陀螺仪质量的速度和动量，基于陀螺仪的输出能够确定偏压，被用于确定机械陀螺仪的漂移。当同时对两个不同的扭矩测量求解时，能够确定恒定的偏压变量。恒定的偏压变量允许角度速率输入的现场导出值。

然而，在实验室中，尽管“轮速调制”获得成功，然而，该技术不切实际。为了适应机械陀螺仪中的自旋质量的速度调制，“轮速调制”方法相对较慢，这是因为施加给机械陀螺仪的自旋质量的不同扭矩需要时间来产生所需的轮速调制。在调制机械陀螺仪的自旋质量的速度时，可重复性也存在问题，从而使得“轮速调制”对于广泛的部署不切实际。

发明内容

根据本公开的一个或多个方面，一种方法包括：在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；检测由于第一偏置电压和第二偏置电压而产生的科里奥利振动陀螺仪响应差；并且根据响应差与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。

根据本公开的一个或多个方面，一种系统包括：科里奥利振动陀螺仪；电压输入供应源，被配置为在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；并且在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；以及控制器，被配置为检测由于第一偏置电压和第二偏置电压而产生的科里奥利振动陀螺仪的响应差；并且根据响应差与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。