[发明专利]一种利用单轴温箱转台对多个三轴陀螺同时标定的方法

权利要求书

1.一种利用单轴温箱转台对多个三轴陀螺同时标定的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)误差模型的建立

此标定方法主要适用于温度漂移为主要误差源的高精度陀螺，建立陀螺输出模型，此模型包括陀螺组件的零偏误差、刻度因子误差、安装误差，且其误差因子建立为随温度的三次(或二次)函数。

2)标定方法

步骤1标定准备：多组陀螺组件安装在标定支架上，连同标定支架一起固定在温控转台上；

步骤2标定温度点选择：根据陀螺组件的工作环境温度区间选定n(n≥6)个标定温度点，按照温度由低到高的顺序依次计为：T₁、T₂、……T_n。

步骤3标定过程：

a)控制温箱使陀螺组件在温度点T₁处保温m(m≥2)小时，确保陀螺组件达到热平衡；

b)控制转台转动，转动角速度根据测量范围选取多个速率点，例如：±10°/s,,±20°/s,±50°/s,±100°/s,0°/s，每个速度点持续一定时间，并记录下此时陀螺输出数值；

c)转换轴向，利用上述步骤重复完成另两个轴向的标定步骤；

3)参数拟合

根据建立输出值的补偿模型，包括随温度的零位补偿系数、刻度因子补偿系数、安装误差系数等，利用标定步骤记录的数据，进行数据处理，采用最小二乘法计算出各补偿系数的参数项，解算出温度补偿系数、零位补偿系数、刻度因子补偿系安装误差系数的随温度变化三次(或者二次)方程，并将其补偿到陀螺的输出中，完成三轴陀螺的温漂标定过程。

4)补偿验证。

2.根据权利要求1所述的一种利用单轴温箱转台对多个三轴陀螺同时标定的方法，其特征在于：所述采用最小二乘法计算如下：

(1)陀螺输出值的标定模型。

Nx＝Dx0+Sx·Wx+Kxy·Wy+Kxz·Wz

Ny＝Dy0+Sy·Wy+Kyx·Wx+Kyz·Wz

Nz＝Dz0+Sz·Wz+Kzx·Wx+Kzy·Wy

其中，N(x,y,z)表示为陀螺标定后的三轴输出值；D(x,y,z)0表示零位漂移值；S(x,y,z)表示刻度因子值，K(ij)表示j轴转动对i轴的耦合项参数，W(x,y,z)表示三个轴的转动角速度。

(2)基于温度值的零位补偿误差。其随温度的三次模型公式为：Di(i＝x,y,z)T＝Dfi(i＝x,y,z)0+Dfi(i＝x,y,z)kt1*Temp+Dfi(i＝x,y,z)kt2*Temp^2+Dfi(i＝x,y,z)kt3*Temp^3

(4)刻度因子的温度模型

基于温度值的刻度因子的误差补偿计算，其随温度的三次模型公式为：

Si(i＝x,y,z)＝Si(i＝x,y,z)0+kti(i＝x,y,z)1*Temp+kti(i＝x,y,z)2*Temp^2+kti(i＝x,y,z)3*Temp^3

(3)刻度因子的非对称性模型

当陀螺组件转动方向为正时，刻度因子Si(i＝x,y,z)可以表示为：Si(i＝x,y,z)z,转动方向为负时，刻度因子Si(i＝x,y,z)可表示为Si(i＝x,y,z)f。当数据采集值与零位补偿相减后，值为正，则采用正刻度因子为：Si(i＝x,y,z)z；否则，采用负刻度因子为：Si(i＝x,y,z)f。

(5)基于温度的安装误差补偿。其随温度的三次误差模型公式为：

Kxy＝kxy0+(kxy1*Temp+kxy2*Temp^2+kxy3*Temp^3)；

Kyx＝kyx0+(kyx1*Temp+kyx2*Temp^2+kyx3*Temp^3)；

Kzx＝kzx0+(kzx1*Temp+kxz2*Temp^2+kzx3*Temp^3)；

Kxz＝kxz0+(kxz1*Temp+kxz2*Temp^2+kxz3*Temp^3)；

Kyz＝kyz0+(kyz1*Temp+kyz2*Temp^2+kyz3*Temp^3)；

Kzy＝kzy0+(kzy1*Temp+kzy2*Temp^2+kzy3*Temp^3)。

3.根据权利要求1所述的一种利用单轴温箱转台对多个三轴陀螺同时标定的方法，其特征在于：补偿验证分步为：

(1)测量轴安装位置指向转台旋转轴方向；

(2)温度点测量取值根据工作范围选取不少于6个；

(3)同一温度点内，转台转动速度值根据测量范围选取若干不同速率；

(4)利用最小二乘法解算各补偿函数系数。