[发明专利]一种陀螺仪死区的在线辨识方法

说明书

本发明公开了一种陀螺仪死区的在线辨识方法，包含以下步骤：确认陀螺仪已处于在线使用的状态；根据卫星运行轨道可选用利用轨道角速度或利用卫星在单陀螺基准下的运动特性去辨识出陀螺仪的死区；其中，所述利用轨道角速度辨识出陀螺仪的死区，是通过姿态偏置，让轨道角速度在陀螺仪IRA上产生一个分量，不断增大卫星与待测轴的偏置角度，直至陀螺仪敏感出轨道角速度；所述利用卫星在单陀螺基准下的运动特性辨识出陀螺仪的死区，是在单陀螺基准下，使用陀螺积分算法进行姿态控制。本发明可以不借助测试转台，对在轨卫星的陀螺仪死区进行辨识，具有技术优势和推广价值。

技术领域

本发明是涉及一种卫星控制系统在轨风险识别领域，尤其涉及一种陀螺仪区死区的在线辨识方法。

背景技术

陀螺仪的死区是指陀螺仪输入轴(IRA)上的输入角速度在某个区间范围内时，陀螺仪无法敏感到输入角速度，该区间称为陀螺仪的死区。陀螺仪的死区是一个包含零的区间[P,Q]，其中P0称为陀螺仪的反转死区，Q0称为陀螺仪的正转死区。

陀螺仪死区传统的测量方式有两种：

(1)速率转台法

将待测陀螺仪放置在倾斜转台上，倾斜转台使待测陀螺仪的IRA在转动的时候始终与地球自转轴垂直，让陀螺仪敏感不到地球自转角速度。然后给陀螺仪施加由大至小的旋转角速度，直至陀螺仪敏感不出转台施加的角速度。

(2)回转台法

将待测陀螺仪水平放置在转台上，通过调整陀螺仪IRA与当地北的夹角关系，即改变地球自转角速度在IRA上的分量，从而测量出陀螺仪的死区。

其中Ω₀为地球自转角速度在陀螺仪IRA上的分量，Ω_e为地球自转角速度，为当地纬度，θ为IRA与当地北的夹角。

传统的陀螺仪死区测量方法表现出如下缺点：

两种传统的测量方法中，陀螺仪均需放置在转台上，只能适用于未装载在卫星前的阶段。一旦陀螺仪装载在卫星平台上后，受平台尺寸限制或者平台运行环境限制，该方法将不再适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陀螺仪死区的在线辨识方法，能够不借助测试转台，对在轨卫星的陀螺仪死区进行辨识，从而为卫星可靠运行提供数据支撑。

为了达到上述目的，本发明提供了一种陀螺仪死区的在线辨识方法。

在测量近圆轨道下已处于在线使用状态的X陀螺仪和Z陀螺仪时，包含以下步骤：

S1：使用除陀螺仪以外的高精度姿态敏感器作为姿态基准，使卫星保持为轨道系零姿态；

S2：若待测陀螺仪为X陀螺仪，则进入S3，若待测陀螺仪为Z陀螺仪，则进入S6；

S3：设定卫星绕轨道系Z轴的第一正向偏置角度α，α由0开始增大，轨道角速度ω在X陀螺仪上的分量大小为ωsinα，当α小于第一临界角度时，ωsinα小于陀螺仪死区，X陀螺仪的输出角速度不随α变化而变化，当α增大至第一临界角度时，X陀螺仪的输出角速度增大，此时停止增大α，记录此时α角为第一角度α1，进入S4；

S4：设定卫星绕轨道系Z轴的第一反向偏置角度α’，α’由0开始增大，轨道角速度ω在X陀螺仪上的分量大小为ωsinα’，当α’小于第二临界角度时，ωsinα’小于陀螺仪死区，X陀螺仪的输出角速度不随α’变化而变化，当α’增大至第二临界角度时，X陀螺仪的输出角速度增大，此时停止增大α’，记录此时α’角为第二角度α2，进入S5；

S5：则X陀螺仪的死区为(-ωsinα1，ωsinα2)；