[发明专利]一种基于SERF陀螺仪和速率陀螺仪的三轴惯性平台系统

权利要求书

1.一种基于SERF陀螺仪和速率陀螺仪的三轴惯性平台系统，基于三轴惯性稳定平台系统实现，其特征在于：包括基座、外框架、内框架和台体，对应的本体坐标系分别为基座本体坐标系X₁Y₁Z₁、外框架本体坐标系X_p2Y_p2Z_p2、内框架本体坐标系X_p1Y_p1Z_p1和台体本体坐标系X_pY_pZ_p；上述四个坐标系的原点重合，且台体本体坐标系的Z_p轴与内框架本体坐标系的Z_p1轴重合，外框架本体坐标系的Y_p2轴与内框架本体坐标系的Y_p1轴重合，基座本体坐标系的X₁轴与外框架本体坐标系的X_p2轴重合；其中，基座与载体固连，所述稳定平台系统在载体带动下发生内部相对转动时，基座绕外框架本体坐标系的X_p2轴转动，外框架绕内框架本体坐标系的Y_p1轴转动，内框架绕台体本体坐标系的Z_p轴转动；所述台体上安装陀螺仪组合，所述陀螺仪组合包括1个速率陀螺仪和1个SERF陀螺仪，SERF陀螺仪的2个敏感轴与速率陀螺仪的敏感轴垂直，所述速率陀螺仪控制平台台体的轴端电机使台体绕台体轴，即绕Z_p轴的角速度为零，所述SERF陀螺仪的2个轴经过输出解耦和控制解耦后分别控制平台的内框架轴，即Y_p1轴，和外框架轴，即X_p2轴的轴端电机，使台体绕台体Y_p和Z_p轴的角速度为零，从而使平台台体的三个轴都稳定在惯性空间；

所述速率陀螺仪的输入轴与台体本体坐标系X_pY_pZ_p中的台体轴Z_p平行，SERF陀螺仪的2个输入轴分别与台体轴Z_p垂直且二者相互垂直，分别与台体本体坐标系X_pY_pZ_p中的台体轴X_p、Y_p平行，构成陀螺仪组合输入轴坐标系；

所述惯性平台系统的SERF陀螺仪的两个敏感轴X、Y方向通过磁屏蔽工作在无磁状态，而在极化轴Z方向补偿一个常值的磁场SERF陀螺仪的电子和核子的运动学方程分别为

式中，为碱金属原子的电子自旋极化率在X轴的投影分量；为碱金属原子的电子自旋极化率在Y轴的投影分量；为碱金属原子的电子自旋极化率在Z轴的投影分量；为惰性气体原子核自旋极化率在X轴的投影分量；为惰性气体原子核自旋极化率在Y轴的投影分量；为惰性气体原子核自旋极化率在Z轴的投影分量；为碱金属电子自旋总的弛豫率，为惰性气体原子核自旋总的弛豫率；q为减慢因子，代表原子自旋总角动量与电子自旋所占角动量的比值；γ_e为碱金属原子的电子自旋旋磁比，γ_n为惰性气体原子的核自旋旋磁比；λM^e为碱金属原子的电子自旋磁矩，λMⁿ为惰性气体原子的核自旋磁矩；为核自旋抽运率，为电子自旋抽运率；ω_x为SERF陀螺仪绕X轴的角速度；ω_y为SERF陀螺仪绕Y轴的角速度；ω_z为SERF陀螺仪绕Z轴的角速度；R_p为驱动激光的光抽运率，反映驱动激光对电子自旋的极化作用；R_mx为检测激光的光抽运率在X轴的投影分量；R_my为检测激光的光抽运率在Y轴的投影分量。

2.根据权利要求1所述的惯性平台系统，其特征在于：所述惯性平台系统的SERF陀螺仪通过Z轴平台稳定回路工作在ω_z为零的稳定状态，SERF陀螺仪电子和核子的运动学方程为