一種三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測裝置的標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明包括一種三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測裝置的標(biāo)定方法，特別用于航天器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制的系統(tǒng)標(biāo)定方法，屬于慣性測量【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明的標(biāo)定方法用于精確地標(biāo)定出該構(gòu)型光纖陀螺慣測裝置零位、標(biāo)度因數(shù)和安裝誤差，方法簡單易行，能夠有效地提高標(biāo)定精度。本發(fā)明無須更換工裝，保證基準(zhǔn)面的一致性；該方法無需區(qū)分標(biāo)度因數(shù)和安裝誤差，避免了計算安裝誤差小量產(chǎn)生的計算誤差；同其他類型光纖陀螺慣測裝置測試方法相比，該方法簡單易行，提高了標(biāo)定效率，節(jié)約了人力、物力。
【專利說明】一種三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測裝置的標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖陀螺慣測裝置標(biāo)定方法，特別涉及一種用于航天器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制的小型化、高可靠、多表冗余光纖陀螺慣測裝置體慣性測量裝置，屬于慣性測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星作為高新科技發(fā)展的標(biāo)志，在我國的國防和經(jīng)濟建設(shè)中扮演著極為重要的角色，定姿精度是衛(wèi)星穩(wěn)定有效地獲取信息的前提，衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)是保證衛(wèi)星姿態(tài)精度的重要系統(tǒng)之一，而慣性器件又是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中的極其關(guān)鍵敏感器，它直接影響姿態(tài)控制系統(tǒng)的精度和性能。
[0003]光纖陀螺儀是一種全固態(tài)慣性儀表，它具有傳統(tǒng)機電儀表所不具備的優(yōu)點。它是由光學(xué)器件和電子器件組成的閉環(huán)系統(tǒng)，通過檢測兩束光的相位差來確定自身角速度，因此在結(jié)構(gòu)上它是完全固態(tài)化的陀螺儀，沒有任何運動部件。光纖陀螺儀正是以其原理和結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點，使其在許多應(yīng)用領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢，尤其是在對產(chǎn)品可靠性和壽命要求很高的航天器上，其主要特點表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)全固態(tài):光纖陀螺儀的部件都是固態(tài)的，具有抗真空、抗振動和沖擊的特性；(2)長壽命:光纖陀螺儀所用的關(guān)鍵光學(xué)器件都可滿足空間應(yīng)用15年的長壽命要求；(3)高可靠性:光纖陀螺儀結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活，生產(chǎn)工藝相對簡單，可方便地對其進行電路的冗余設(shè)計，或者采用冗余陀螺儀構(gòu)成慣性測量系統(tǒng)，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠性。
[0004]現(xiàn)有標(biāo)定技術(shù)是通過對各個軸向進行單獨標(biāo)定，獲得標(biāo)度因數(shù)、零位、安裝誤差參數(shù)，費時費力；標(biāo)定過程中未進行轉(zhuǎn)整圈處理，導(dǎo)致北向地速未消除，影響了標(biāo)定結(jié)果，標(biāo)定方法存在缺陷；標(biāo)定解算過程扣除了轉(zhuǎn)臺靜止時的輸出，該方法也存在缺陷:由于被測軸與轉(zhuǎn)臺輸入軸之間存在一定誤差角，轉(zhuǎn)臺靜止時的被測軸輸出包含了該軸向的零位、天向地速分量^cosa和由誤差角產(chǎn)生地速北向分量在該軸上的投影量ωη.8?η(α).Cos(^), β為該軸在水平方向的投影與北向的夾角，若直接扣除，導(dǎo)致結(jié)果存在北向分量誤差ωη.--η(α).Cos(^)0因此，不能簡單扣除轉(zhuǎn)臺靜止時陀螺輸出進行標(biāo)定。
[0005]現(xiàn)有標(biāo)定技術(shù)是將裝置的各個軸向通過特定的工裝將各軸與轉(zhuǎn)臺輸入軸重合，按照不同角速度旋轉(zhuǎn)獲得理論輸入和實際輸出的關(guān)系，計算得到標(biāo)度因數(shù)、零位、安裝誤差等參數(shù)。該標(biāo)定方法在標(biāo)定斜置軸時需將六面體工裝更換成斜置工裝，導(dǎo)致基準(zhǔn)面不一致造成誤差。標(biāo)定方法本身存在缺陷:由于被測軸與轉(zhuǎn)臺輸入軸之間存在一定誤差角，靜止時的輸出包含了陀螺零位、地速天向分量由誤差角產(chǎn)生地速北向分量在該軸上的投影量，若直接扣除，導(dǎo)致結(jié)果存在北向分量常值誤差；同時，由于現(xiàn)有標(biāo)定過程中未進行轉(zhuǎn)整圈處理，導(dǎo)致北向地速未消除，影響了標(biāo)定結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明技術(shù)解決問題:針對上述問題，提供一種三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測裝置的標(biāo)定方法，該方法無須更換工裝，保證基準(zhǔn)面的一致性；該方法無需區(qū)分標(biāo)度因數(shù)和安裝誤差，避免了計算安裝誤差小量產(chǎn)生的計算誤差；同其他類型光纖陀螺慣測裝置測試方法相比，該方法簡單易行，提高了標(biāo)定效率，節(jié)約了人力、物力。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測裝置的標(biāo)定方法，包括如下步驟:
[0008](I)將光纖陀螺慣測裝置(包含X軸、Y軸、Z軸、S軸，其中X軸、Y軸、Z軸三軸正交，S軸為斜置軸)裝入六面體工裝放置在轉(zhuǎn)臺上，將光纖陀螺慣測裝置i軸朝天，轉(zhuǎn)臺逆時針旋轉(zhuǎn)角速率ω?;1~COini，對應(yīng)i軸輸入角速率為(GJu+coJ~(COin^COu)，輸出角速率為Fm~F^;轉(zhuǎn)臺順時針旋轉(zhuǎn)角速率為~對應(yīng)i軸輸入角速率為(GJ1-Acou)~(GJi^cou)，輸出角速率為F^1~Fi,_m，i為X、Y、Z，Qu為地速在天向方向的分量，《u=coie.Sin(L)，L為當(dāng)?shù)氐木暥?，ω。為地球自轉(zhuǎn)角速度；
[0009](2)轉(zhuǎn)臺從靜止開始，正負交替旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)整數(shù)圈，標(biāo)定過程中不使用轉(zhuǎn)臺靜止時的被測軸輸出數(shù)據(jù)，分別旋轉(zhuǎn)X軸、Y軸和Z軸。定義如下參數(shù)矩陣:
【權(quán)利要求】
1.一種三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測裝置的標(biāo)定方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將包含X軸、Y軸、Z軸、S軸，其中X軸、Y軸、Z軸三軸正交的光纖陀螺慣測裝置裝入六面體工裝放置在轉(zhuǎn)臺上，將光纖陀螺慣測裝置i軸朝天，轉(zhuǎn)臺逆時針旋轉(zhuǎn)角速率~?i;m，對應(yīng)i軸輸入角速率為(《u+coj~((^^?山輸出角速率為^~^^轉(zhuǎn)臺順時針旋轉(zhuǎn)角速率為ω “，對應(yīng)i軸輸入角速率為(ω^+ω』~(ω ω u)，輸出角速率為Fk~Fi，_m，i為X、Y、Z，為地速在天向方向的分量，Qu=Qie.Sin(L)，L為當(dāng)?shù)氐木暥?，?6為地球自轉(zhuǎn)角速度； (2)轉(zhuǎn)臺從靜止開始，正負交替旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)整數(shù)圈，標(biāo)定過程中不使用轉(zhuǎn)臺靜止時的被測軸輸出數(shù)據(jù)，分別旋轉(zhuǎn)X軸、Y軸和Z軸。定義如下參數(shù)矩陣:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測裝置的標(biāo)定方法，其特征在于:當(dāng)步驟I中X軸、Y軸、Z軸、S軸中的某軸陀螺儀出現(xiàn)故障時，通過其他三個軸進行系統(tǒng)重構(gòu),重構(gòu)方案如下:當(dāng)X陀螺儀出現(xiàn)故障時，通過Y、z、S陀螺儀輸出重構(gòu)系統(tǒng)，獲得三軸輸入角速度為:
【文檔編號】G01C25/00GK103697918SQ201310738905
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】張峰, 楊清生, 黃磊, 向政, 孟祥濤, 王頌邦, 鄭極石, 何熠, 馬曉潔 申請人:北京航天時代光電科技有限公司