[发明专利]一种基于谐振陀螺振型旋转调制下的误差拟合补偿方法

说明书

本发明涉及谐振陀螺，尤其涉及一种基于谐振陀螺振型旋转调制下的误差拟合补偿方法，根据预设的振型旋转调制速率，将其在谐振陀螺输出中扣除，得到的谐振陀螺剩余输出中包含外界角速率信息以及谐振陀螺误差，谐振陀螺误差为标度误差和漂移误差；采用最小二乘法进行曲线拟合，对谐振陀螺输出中的标度误差和漂移误差进行建模，并将模型写入谐振陀螺输出补偿环节，对谐振陀螺输出进行补偿，以上方法解决了谐振系统在采用谐振陀螺振型旋转调制技术后的输出波动问题，经过对谐振陀螺输出中的周期性标度误差、周期性漂移和常值误差建模补偿，有效降低了谐振陀螺输出波动水平，效果显著。

技术领域

本发明涉及谐振陀螺，尤其涉及一种基于谐振陀螺振型旋转调制下的误差拟合补偿方法。

背景技术

石英半球谐振陀螺工作在全角模式时，当有外界输入角速率时谐振子振型会自由进动，在振型遍历全角度过程中，谐振陀螺输出存在规律性漂移即“周期性漂移”，以及规律性标度误差即“周期性标度误差”。该周期性漂移一般为几十度/时的量级，对系统导航精度产生极大影响，谐振陀螺振型旋转调制可抑制周期性漂移和周期性标度因数误差对系统精度的影响。

发明内容

本发明设计了一种谐振陀螺振型旋转调制下的输出误差拟合补偿技术。由于谐振陀螺振型旋转调制后的原始输出信息需经两步处理才能供系统对准与导航使用，一是将主动施加的旋转控制力从谐振陀螺输出中剔除，二是将谐振陀螺输出剩余部分进行误差拟合补偿，降低谐振陀螺输出中周期性波动对系统对准与导航的影响。通过本发明设计的一种谐振陀螺输出误差拟合补偿技术，可以显著提高谐振陀螺输出精度，满足系统导航需求。

实现本发明目的技术方案，一种基于谐振陀螺振型旋转调制下的误差拟合补偿方法，包括如下步骤：

S1. 预设振型旋转调制速率，并将预设的振型旋转调制速率从谐振陀螺输出中扣除，得到谐振陀螺剩余输出中包含外界角速率信息以及谐振陀螺误差，其中谐振陀螺误差为标度误差和漂移误差；

S2. 采用最小二乘法分别对S1步骤中谐振陀螺输出中的标度误差建立模型，漂移误差建立模型；

S3. 将谐振陀螺固定安装在单轴转台上，进行正反旋转调制，获得谐振陀螺输出；

S4.利用S3步骤中获得的谐振陀螺的输出，代入S2建立的标度误差模型和漂移误差模型，标定标度误差模型和漂移误差模型中的系数，获得标度误差模型及漂移误差模型；

S5. 通过S4中获得的标度误差模型、漂移误差模型以及测量得到的谐振陀螺驻波振型角，谐振陀螺角速度对谐振陀螺输出进行补偿。

所述标度误差包括周期性标度误差和常值标度误差。

所述漂移误差包括周期性漂移误差和常值漂移误差。

步骤2中，标度误差模型为，其中、、、 、为待标定的标度误差模型系数，表示谐振陀螺驻波振型角。

步骤2中，漂移误差模型为，其中、、为待标定的漂移误差模型系数。

步骤S3中，旋转调制过程为：

S31. 转动转台使得谐振陀螺旋转轴与转台外框轴重合，

S32.令转台外框轴正向旋转谐振陀螺角速度为，记录正转谐振陀螺输出为；

S33. 令转台外框轴反向旋转谐振陀螺角速度为，记录反转谐振陀螺输出为；

S34.多次重复S32、S33获得多个谐振陀螺角速度对应的谐振陀螺输出。

步骤S4中，谐振陀螺输出为 ，其中为谐振陀螺角速度，为谐振陀螺标度误差，为谐振陀螺漂移误差。

步骤5中，对谐振陀螺输出进行补偿方法：，其中为补偿后谐振陀螺的输出，通过谐振陀螺的原始输出获得， 通过S4步骤中标度误差模型、漂移误差模型，以及测量得到的谐振陀螺驻波振型角，谐振陀螺角速度计算。

本发明的有益效果是：