[发明专利]抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法及其装置

说明书

本发明公开了一种抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法及其装置，该方法根据扇形超流体干涉栅陀螺的结构特性和工作原理建立其角速度敏感原理方程；建立热相位波动引起的波动‑等效角速度噪声模型；结合热相位波动角速度噪声与输入角速度的互不相关性，基于递归最小二乘算法设计了扇形超流体干涉栅陀螺的噪声自适应抵消系统实现对陀螺输出角速度噪声的抑制，从而提高整个扇形超流体干涉栅陀螺角速度检测的精度。本发明的又一方面还提供了该方法的装置。

技术领域

本发明涉及一种抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法及其装置，属于陀螺仪高精度检测领域。

背景技术

针对载人航天、探月工程和临界空间飞行器等重大远航任务，由于飞行距离、飞行时间、飞行速度等技术要求不断提高，因此对陀螺仪的精度、灵敏度、体积等指标提出了越来越高的要求。为了突破传统的思维模式，实现惯性陀螺仪的跨越式发展，国内外许多学者开始致力于寻求新的物理效应，研究基于新的测量原理或测量方式的陀螺仪。

进入21世纪后，量子技术特别是低温物理学的研究取得重大突破，比如1997年激光冷却和陷俘原子的发展、2001年碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚的发现、2003年超导体和超流体理论方面的发展以及2005年光学频率梳等诺贝尔物理奖的获得，给陀螺仪技术带来了革命性的影响，由此诞生了一系列基于微观领域实现角速率测量的量子陀螺，被称为新一代陀螺。目前研究发现的量子陀螺主要包括自旋类量子陀螺和干涉类量子陀螺，基于微观领域实现角速率测量的量子陀螺克服了体积、重量、灵敏度以及精度等因素的制约，量子陀螺有望在新一代惯性导航技术中开辟全新的技术途径。

超流体干涉陀螺是典型的量子干涉类陀螺，该陀螺属于一类新概念量子陀螺，其利用液氦在低温环境下呈现的量子宏观效应，通过化学势差驱动超流体在微孔阵列发生约瑟夫森效应产生物质波，基于物质波sagnac效应实现角速率敏感。与传统陀螺相比，超流体干涉陀螺具有超高精度、超高灵敏度、小体积的显著优势；与原子干涉陀螺相比，超流体干涉陀螺具有物质波产生简单，工作温度相对较易实现等特点，近年来成为量子陀螺领域研究的热点。

为了实现更高的陀螺灵敏度性能，国内外研究学者先后提出了多种超流体陀螺高灵敏度结构，如超流体干涉栅陀螺结构、超流体干涉盘陀螺结构、多层超流体干涉盘陀螺结构等。

虽然现有超流体陀螺高灵敏度结构的检测灵敏度得到提高，但扇形超流体干涉栅陀螺用于检测角速度时，所得结果受噪声影响较大，检测准确性较低。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法，该方法通过由薄膜位移信息解算出的混合角速度信息，利用混合角速度信息中包含的由热运动引起的角速度噪声分量，进行噪声抑制处理，提高扇形超流体干涉栅陀螺输出角速度的精度。

所述抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法，包括以下步骤：

步骤S100：建立陀螺角速度敏感原理方程；

步骤S200：根据陀螺角速度敏感原理方程，建立热相位波动引起的波动-等效角速度噪声模型；

步骤S300：根据波动-等效角速度噪声模型和递推最小二乘算法得到噪声自适应抵消系统和噪声自适应抵消系统滤波器权系数更新方程，采集并向噪声自适应抵消系统输入陀螺薄膜输出的混合角速度信息d(i)，实时调节噪声自适应抵消系统滤波器的权系数，输出实时混合角速度信息。

可选地，所述扇形超流体干涉栅陀螺的角速度敏感原理方程为：

其中，