[发明专利]一种基于三态理论的激光陀螺零偏漂移误差建模与补偿方法

说明书

本发明提供了一种基于三态理论的激光陀螺零偏漂移误差建模与补偿方法：进行激光陀螺零偏漂移误差漂移特性测试试验；根据不同初始启动温度下激光陀螺松弛态零偏试验数据，建立不同初始启动温度下激光陀螺松弛态零偏温度模型；根据不同初始启动温度下激光陀螺过渡态零偏试验数据，建立不同初始启动温度下激光陀螺过渡态零偏模型；根据所有不同初始启动温度下激光陀螺稳定态零偏试验数据进行拟合，得到所有启动温度下激光陀螺稳定态零偏温度模型；根据激光陀螺初始启动温度和实时温度，选择相应初始启动温度下的相应零偏温度模型计算得到激光陀螺零位偏差；在激光陀螺实际输出基础上减去激光陀螺零位偏差得到激光陀螺输出真值。本发明准确度高。

技术领域

本发明涉及一种激光陀螺漂移误差的建模与补偿方法，属惯性导航领域。

背景技术

激光陀螺是基于Signac效应的光学陀螺，以其重量小、精度高、耐冲击性好等诸多优点成为捷联惯导系统的理想器件,广泛应用于导弹、火箭、船舶及地面车辆等多个领域，其性能的好坏直接影响惯性导航系统的导航精度。

激光陀螺使用过程中的零偏漂移误差是影响惯性导航精度的主要因素之一。激光陀螺零偏主要受温度及陀螺工作状态的影响。首先，从温度影响方面来说，温度的变化会引起气体的折射率、材料的导热系数、光学器件的光学性质发生变化；另外温度引起器件的热胀冷缩、弯曲变形都会造成光路发生变化，引起谐振系统损耗增加；此外温度场的变化引起气流流场的变化，使两臂的放电电流出现不平衡，加剧了朗谬尔流效应带来的零偏影响。激光陀螺在工作过程中温度是不断变化的，陀螺零偏受温度的影响也是不断变化的，这种现象称之为零偏漂移。激光陀螺的漂移误差制约了其精度的进一步提高。为了补偿漂移误差对激光陀螺精度的影响，可以从硬件补偿与软件补偿两方面入手。其中硬件补偿从结构设计角度来消除温度及时间效应对陀螺零偏的影响，但实现起来难度大，且增加了成本。而软件补偿方法通过建立零偏的数学模型并实时进行补偿，不仅能解决激光惯导系统的快速启动问题，同时减小了系统设计的复杂性。因此目前主要是通过软件补偿方法消除陀螺零偏漂移对导航精度的影响。

现有激光陀螺零偏误差建模方面，具有代表性的建模方法是在模型中引入了包括温度、温度变化率、温度梯度的模型项。现有技术主要存在以下缺点：

(1)陀螺仪零偏漂移误差影响机理分析不明确，建立的模型欠精确，补偿效果不佳。

(2)激光陀螺工作环境温度复杂，使用情况多变。现有的补偿方法只能针对单个激光陀螺的整个工作状态进行大概的补偿，无法做到根据激光陀螺的不同工作状态进行更精确的补偿。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种综合考虑时间效应与温度效应的激光陀螺零偏漂移误差补偿方法，以提高模型补偿精度与陀螺在各种温度工况下的补偿效果。

本发明的技术解决方案是：一种基于三态理论的激光陀螺零偏漂移误差建模与补偿方法，该方法包括如下步骤：

(1)、进行激光陀螺零偏漂移误差漂移特性测试试验，获取不同初始启动温度T_i下在激光陀螺工作范围[T^d,T^u]内不同温度对应的激光陀螺零偏试验数据，并据此确定不同初始启动温度下对应的激光陀螺松弛态温度区间过渡态温度区间和稳定态温度区间[T_i^g,T_i^u]，i＝1～N，N为初始启动温度个数；

(2)、根据不同初始启动温度下激光陀螺松弛态零偏试验数据，建立不同初始启动温度下激光陀螺松弛态零偏温度模型；

(3)、根据不同初始启动温度下激光陀螺过渡态零偏试验数据，建立不同初始启动温度下激光陀螺过渡态零偏模型；

(4)、根据所有不同初始启动温度下激光陀螺稳定态零偏试验数据进行拟合，得到所有启动温度下激光陀螺稳定态零偏温度模型；