[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在审

专利信息
申请号: 202010310703.X 申请日: 2020-04-20
公开(公告)号: CN111351507A 公开(公告)日: 2020-06-30
发明(设计)人: 李明;沈军;秦仲明 申请(专利权)人: 北京理工导航控制科技有限公司
主分类号: G01C25/00 分类号: G01C25/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100000 北京市昌*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 利用 单轴温箱 转台 多个三轴 陀螺 同时 标定 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、……Tn

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。

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