一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于誤差確定方法，具體涉及一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖陀螺以其純固態(tài)、高可靠性逐漸成為最為主要的慣性器件，目前已廣泛應(yīng)用于航空、航天、導(dǎo)彈以及航海等各類運載體。然而，光纖陀螺的測量誤差受溫度影響比較嚴(yán)重，并且已成為導(dǎo)航級光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)研制的瓶頸問題；相應(yīng)的，光纖陀螺測量誤差的溫補技術(shù)成為國內(nèi)慣性技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點。
[0003]目前，光纖陀螺的零位漂移尚難通過溫補滿足導(dǎo)航級需求(即優(yōu)于0.01° /h)，但刻度系數(shù)性能比較穩(wěn)定，通過溫補可以達(dá)到50ppm以下的精度。然而，在實際的使用過程中發(fā)現(xiàn)，由于標(biāo)定方法的缺陷，導(dǎo)致光纖陀螺刻度系數(shù)存在較大的標(biāo)定誤差，不能完全挖掘光纖陀螺的精度潛力。如，某型光纖陀螺采用了多溫度點定溫全參數(shù)標(biāo)定的方法來建立光纖陀螺刻度系數(shù)的模型，但是由于溫度點比較稀疏，不能完全反映陀螺在全溫范圍內(nèi)的真實變化規(guī)律，從而造成較大的刻度系數(shù)誤差；尤其對于采用了旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)的慣導(dǎo)系統(tǒng)來說，在旋轉(zhuǎn)方向會產(chǎn)生較大的角度誤差，如附圖1所示，其刻度系數(shù)誤差可達(dá)500ppm。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中一般是通過定期對陀螺進行標(biāo)定實現(xiàn)對誤差修正的，但是現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有在全溫度范圍內(nèi)確定陀螺誤差的方法。用標(biāo)定的方法對誤差進行修正，雖然也能解決問題，但是在每次標(biāo)定前的一段時間陀螺誤差都會積累到最大，而且這種誤差的積累在現(xiàn)有技術(shù)中無法得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，提供一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法，包括下述步驟:
[0007]步驟一:初始化
[0008]將慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在帶溫箱的三軸轉(zhuǎn)臺上，慣性系統(tǒng)的坐標(biāo)軸與三軸轉(zhuǎn)臺坐標(biāo)軸保持一致；啟動溫箱，設(shè)定溫度為需標(biāo)定的最低溫度，使系統(tǒng)內(nèi)部溫度與溫箱溫度一致；給慣導(dǎo)系統(tǒng)上電，完成初始對準(zhǔn)；開啟三軸轉(zhuǎn)臺，使得慣性系統(tǒng)隨機旋轉(zhuǎn)，記錄慣性系統(tǒng)輸出的航向角、姿態(tài)角以及陀螺溫度；
[0009]步驟二:標(biāo)定
[0010]令溫箱以每5分鐘升高一定溫度范圍，該溫度范圍為0.5°C?1°C的速度升溫，改溫變率能覆蓋一般的環(huán)境溫度變化；每隔lOmin，操作轉(zhuǎn)臺，使慣性系統(tǒng)三個軸依次指天并旋轉(zhuǎn)360° ;記錄慣性系統(tǒng)過程中輸出的航向角、姿態(tài)角及陀螺溫度；
[0011]重復(fù)上述過程，直至系統(tǒng)溫度升到工作溫度上限；
[0012]步驟三:數(shù)據(jù)處理
[0013]針對每個慣性系統(tǒng)的軸，都形成{溫度，航向角差}形式的數(shù)據(jù)，其中的溫度為陀螺溫度，航向角差是指每次指天旋轉(zhuǎn)360度前后，慣性系統(tǒng)軸輸出航向角的差，
[0014]將航向角差除以360°，獲得相應(yīng)溫度下的刻度系數(shù)誤差；
[0015]采用四階多項式模型，擬合陀螺刻度系數(shù)誤差與溫度之間的變化規(guī)律；
[0016]得到的擬合結(jié)果就是利用本申請方法，針對被測慣性系統(tǒng)的誤差確定公式。
[0017]如上所述的一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法，其中，所述步驟一中的保溫時間長度為4?6h。
[0018]如上所述的一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法，其中，在步驟三后增加下述步驟:
[0019]步驟四:檢驗
[0020]采用步驟二的操作，檢驗旋轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)角差是否大大減??；
[0021]進行轉(zhuǎn)彎較多的車載試驗，檢驗溫補后的綜合慣性系統(tǒng)性能是否滿足要求，并通過導(dǎo)航數(shù)據(jù)后處理，比較進行溫補后的導(dǎo)航精度是否明顯提高。
[0022]本發(fā)明的顯著效果是:用本申請的方法可以得到陀螺誤差在全溫度范圍內(nèi)的變化規(guī)律，因此無論在什么時刻都可以利用計算得到的誤差對陀螺輸出結(jié)果進行修正，從而提高陀螺精度，繼而提高導(dǎo)航精度。而且修正過程只有在需要的時候才進行，明顯降低了標(biāo)定的工作量。
【附圖說明】
[0023]圖1是刻度系數(shù)誤差造成的旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)方位誤差角的示意圖；
[0024]圖2是本申請?zhí)峁┓椒ǖ牧鞒淌疽鈭D。
【具體實施方式】
[0025]如附圖2所示，一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法，包括下述步驟:
[0026]步驟一:初始化
[0027]將慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在帶溫箱的三軸轉(zhuǎn)臺上，慣性系統(tǒng)的坐標(biāo)軸與三軸轉(zhuǎn)臺坐標(biāo)軸保持一致；啟動溫箱，設(shè)定溫度為需標(biāo)定的最低溫度(該最低溫度根據(jù)不同慣性系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境不同而不同，具體數(shù)值由慣性系統(tǒng)決定)，保溫4?6h，使系統(tǒng)內(nèi)部溫度與溫箱溫度一致；給慣導(dǎo)系統(tǒng)上電，完成初始對準(zhǔn)(一般5min可以完成慣導(dǎo)初始對準(zhǔn))；開啟三軸轉(zhuǎn)臺，使得慣性系統(tǒng)隨機旋轉(zhuǎn)，記錄慣性系統(tǒng)輸出的航向角、姿態(tài)角以及陀螺溫度。
[0028]步驟二:標(biāo)定
[0029]令溫箱以每5分鐘升高一定溫度范圍，該溫度范圍為0.5°C?1°C的速度升溫，改溫變率能覆蓋一般的環(huán)境溫度變化；每隔lOmin，操作轉(zhuǎn)臺，使慣性系統(tǒng)三個軸依次指天并旋轉(zhuǎn)360° (即除了指天的那個軸外，其余的軸旋轉(zhuǎn)一周)；記錄慣性系統(tǒng)過程中輸出的航向角、姿態(tài)角及陀螺溫度。
[0030]重復(fù)上述過程，直至系統(tǒng)溫度升到工作溫度上限(工作溫度上限也有被測試的慣性系統(tǒng)決定)。
[0031]步驟三:數(shù)據(jù)處理
[0032]針對每個慣性系統(tǒng)的軸，都形成{溫度，航向角差}形式的數(shù)據(jù)，其中的溫度為陀螺溫度，航向角差是指每次指天旋轉(zhuǎn)360度前后，慣性系統(tǒng)軸輸出航向角的差
[0033]將航向角差除以360°，獲得相應(yīng)溫度下的刻度系數(shù)誤差；
[0034]采用四階多項式模型，擬合陀螺刻度系數(shù)誤差與溫度之間的變化規(guī)律；根據(jù)實際擬合效果，可適當(dāng)降低或升高模型階數(shù)，直至獲得最好的擬合效果。
[0035]數(shù)據(jù)擬合是本領(lǐng)域常用的數(shù)學(xué)方法，是本領(lǐng)域的公知常識，即本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本申請?zhí)峁┑摹八碾A多項式”信息，就可以結(jié)合公知常識得到本申請需要的結(jié)果。所述的擬合可以選用任意擬合方法，例如最小二乘法。
[0036]得到的擬合結(jié)果就是利用本申請方法，針對被測慣性系統(tǒng)的誤差確定公式。
[0037]步驟四:檢驗
[0038]采用步驟二的操作，檢驗旋轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)角差是否大大減??；
[0039]進行轉(zhuǎn)彎較多的車載試驗，檢驗溫補后的綜合慣性系統(tǒng)性能是否滿足要求，并通過導(dǎo)航數(shù)據(jù)后處理，比較進行溫補后的導(dǎo)航精度是否明顯提高。
【主權(quán)項】
1.一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟一:初始化 將慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在帶溫箱的三軸轉(zhuǎn)臺上，慣性系統(tǒng)的坐標(biāo)軸與三軸轉(zhuǎn)臺坐標(biāo)軸保持一致；啟動溫箱，設(shè)定溫度為需標(biāo)定的最低溫度，使系統(tǒng)內(nèi)部溫度與溫箱溫度一致；給慣導(dǎo)系統(tǒng)上電，完成初始對準(zhǔn)；開啟三軸轉(zhuǎn)臺，使得慣性系統(tǒng)隨機旋轉(zhuǎn)，記錄慣性系統(tǒng)輸出的航向角、姿態(tài)角以及陀螺溫度； 步驟二:標(biāo)定 令溫箱以每5分鐘升高一定溫度范圍，該溫度范圍為0.5°C?1°C的速度升溫，改溫變率能覆蓋一般的環(huán)境溫度變化；每隔lOmin，操作轉(zhuǎn)臺，使慣性系統(tǒng)三個軸依次指天并旋轉(zhuǎn)360° ;記錄慣性系統(tǒng)過程中輸出的航向角、姿態(tài)角及陀螺溫度； 重復(fù)上述過程，直至系統(tǒng)溫度升到工作溫度上限； 步驟三:數(shù)據(jù)處理 針對每個慣性系統(tǒng)的軸，都形成{溫度，航向角差}形式的數(shù)據(jù)，其中的溫度為陀螺溫度，航向角差是指每次指天旋轉(zhuǎn)360度前后，慣性系統(tǒng)軸輸出航向角的差， 將航向角差除以360°，獲得相應(yīng)溫度下的刻度系數(shù)誤差； 采用四階多項式模型，擬合陀螺刻度系數(shù)誤差與溫度之間的變化規(guī)律； 得到的擬合結(jié)果就是利用本申請方法，針對被測慣性系統(tǒng)的誤差確定公式。2.如權(quán)利要求1所述的一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法，其特征在于:所述步驟一中的保溫時間長度為4?6h。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法，其特征在于:在步驟三后增加下述步驟: 步驟四:檢驗 采用步驟二的操作，檢驗旋轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)角差是否大大減??； 進行轉(zhuǎn)彎較多的車載試驗，檢驗溫補后的綜合慣性系統(tǒng)性能是否滿足要求，并通過導(dǎo)航數(shù)據(jù)后處理，比較進行溫補后的導(dǎo)航精度是否明顯提高。
【專利摘要】本發(fā)明屬于誤差確定方法，具體涉及一種光纖陀螺刻度系數(shù)誤差確定方法。它包括：步驟一：初始化，安裝慣導(dǎo)系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)，記錄慣性系統(tǒng)輸出的航向角、姿態(tài)角以及陀螺溫度；步驟二：標(biāo)定，升溫，旋轉(zhuǎn)360°，記錄慣航向角、姿態(tài)角及陀螺溫度；重復(fù)上述過程，直至系統(tǒng)溫度升到工作溫度上限；步驟三：數(shù)據(jù)處理，將航向角差除以360°，獲得相應(yīng)溫度下的刻度系數(shù)誤差；采用四階多項式模型，擬合陀螺刻度系數(shù)誤差與溫度之間的變化規(guī)律。本發(fā)明的效果是：精度高，且標(biāo)定工作量低。
【IPC分類】G01C25/00, G01C19/72
【公開號】CN105277211
【申請?zhí)枴緾N201410351899
【發(fā)明人】徐海剛, 吳衍記, 馮喆, 向強, 章敏, 段俊杰
【申請人】北京自動化控制設(shè)備研究所
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月23日