多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法及系统与流程

专利2026-02-27  6


本发明涉及惯性导航系统,尤其涉及一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法及系统。


背景技术:

1、半球谐振陀螺是一种极具发展前景的新型高精度陀螺,其优点在于:体积小、精度高、功耗低、可靠性高、启动时间短、机械部件结构简单、工作温度范围大、抗电离辐射能力强、对线性过载不敏感、断电时稳定性好、制造半球谐振陀螺时可以实现自动化生产等,此外,半球谐振陀螺还具有较长的寿命,有关资料表明:半球谐振陀螺可以连续工作15年以上并保持所要求的性能,因此被公认为是最长寿命的陀螺。

2、半球谐振陀螺谐振子因为制造工艺缺陷,谐振子一周会产生阻尼、频率裂解的各向异性,使半球谐振陀螺的漂移会随着驻波振型的位置发生周期性的变化。半球谐振旋转调制技术是指主动驱动驻波振型连续进动,从而调制掉随着驻波振型发生变化的周期性漂移。主动驱动驻波振型进动的控制指令通常是电压的形式,而控制的效果为驻波进动角速度,从电压到驻波进动角速度的换算常数称为旋转调制标度因子。通过施加控制指令产生的驻波振型进动并非陀螺敏感的外界角运动,所以需要额外扣除。旋转调制标度因子一般会通过预先离线标定的方式获得,但是随着环境温度变化、器件老化等原因,旋转调制标度因子会发生缓慢变化,这会使陀螺输出产生额外的误差,从而影响惯导的导航精度。


技术实现思路

1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提供一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法及系统,通过多陀螺冗余,估计旋转调制标度因子的误差,提高旋转调制的精度。

2、本发明提供一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,包括:

3、s1:在惯导系统三轴正交坐标系中,任一坐标轴上平行放置两只陀螺;

4、s2:通过初始标定补偿及周期性的施加反向控制指令,获得两只平行陀螺旋转调制标度因子;

5、s3:对两只平行陀螺周期性的施加反向控制指令,根据旋转调制标度因子计算两只平行陀螺的角速度均值,并根据两只平行陀螺的角速度均值迭代估计两只平行陀螺的旋转调制标度因子误差;

6、s4:通过将两只平行陀螺的旋转调制标度因子误差输入旋转调制控制器,更新两只平行陀螺的旋转调制标度因子;

7、s5:旋转调制控制器根据更新的两只平行陀螺的旋转调制标度因子计算两只平行陀螺角速度并输出两只平行陀螺角速度。

8、根据本发明提供的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,还包括惯导系统三轴正交坐标系中,x轴、y轴、z轴均平行放置两只陀螺,分别对x轴的两只平行陀螺、y轴的两只平行陀螺以及z轴的两只平行陀螺进行旋转调制标度因子误差估计。

9、根据本发明提供的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,还包括旋转调制标度因子根据旋转调制标度因子误差在时间段内的均值和在时间段内旋转调制标度因子误差确定,计算表达式为:

10、

11、其中,为旋转调制标度因子,为旋转调制标度因子误差在时间段内的均值,为在时间段内旋转调制标度因子误差。

12、根据本发明提供的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,还包括所述s3步骤包括:

13、s31:通过第一时间段旋转调制标度因子以及第二时间段的旋转调制标度因子估计第三时间段的旋转调制标度因子误差;

14、s32:根据第三时间段的旋转调制标度因子误差,计算第三时间段的旋转调制标度因子;

15、s33:通过第二时间段旋转调制标度因子以及第三时间段的旋转调制标度因子估计第四时间段的旋转调制标度因子误差;

16、s34:运用s32及s33迭代计算后续时间段的旋转调制标度因子误差,直至控制周期结束。

17、根据本发明提供的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,还包括所述s31步骤包括,在旋转调制模式下,

18、s311:根据第一时间段旋转调制标度因子计算两只平行陀螺输出的第一时间段角速度均值,并计算两只平行陀螺输出的第一时间段角速度均值之差;

19、s312:根据第二时间段旋转调制标度因子计算两只平行陀螺输出的第二时间段角速度均值,并计算两只平行陀螺输出的第二时间段角速度均值之差;

20、s313:根据两只平行陀螺输出的第一时间段角速度均值之差与两只平行陀螺输出的第二时间段角速度均值之差,获得第三时间段旋转调制标度因子误差。

21、根据本发明提供的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,还包括所述s33步骤包括,在旋转调制模式下,

22、s331:根据第二时间段旋转调制标度因子计算两只平行陀螺输出的第二时间段角速度均值,并计算两只平行陀螺输出的第二时间段角速度均值之差;

23、s332:根据第三时间段旋转调制标度因子计算两只平行陀螺输出的第三时间段角速度均值,并计算两只平行陀螺输出的第三时间段角速度均值之差;

24、s333:通过两只平行陀螺输出的第二时间段角速度均值之差与两只平行陀螺输出的第三时间段角速度均值之差,获得第四时间段旋转调制标度因子误差。

25、根据本发明提供的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,还包括两只平行陀螺中至少有一只周期性地施加反向控制指令。

26、根据本发明提供的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,还包括所述反向控制指令通过旋转调制控制器控制。

27、本发明还提供一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制系统,用以执行一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,包括:

28、陀螺设置模块,所述陀螺设置模块用于在惯导系统三轴正交坐标系中,任一坐标轴上平行放置两只陀螺;

29、获取模块,所述获取模块通过初始标定补偿及周期性的施加反向控制指令,获得两只平行陀螺旋转调制标度因子;

30、估计模块,所述估计模块用于对两只平行陀螺周期性的施加反向控制指令,根据旋转调制标度因子计算两只平行陀螺的角速度均值,并根据两只平行陀螺的角速度均值迭代估计两只平行陀螺的旋转调制标度因子误差;

31、更新模块,所述更新模块用于通过将两只平行陀螺的旋转调制标度因子误差输入旋转调制控制器,更新两只平行陀螺的旋转调制标度因子;

32、角速度输出模块,所述角速度输出模块用于旋转调制控制器根据更新的两只平行陀螺的旋转调制标度因子计算两只平行陀螺角速度并输出两只平行陀螺角速度。

33、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果之一:

34、本发明提供的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,通过多陀螺冗余,估计旋转调制标度因子的误差,提高旋转调制的精度。

35、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



技术特征:

1.一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,其特征在于,惯导系统三轴正交坐标系中,x轴、y轴、z轴均平行放置两只陀螺,分别对x轴的两只平行陀螺、y轴的两只平行陀螺以及z轴的两只平行陀螺进行旋转调制标度因子误差估计。

3.根据权利要求1所述的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,其特征在于,旋转调制标度因子根据旋转调制标度因子误差在时间段内的均值和在时间段内旋转调制标度因子误差确定,计算表达式为:

4.根据权利要求1所述的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,其特征在于,所述s3步骤包括:

5.根据权利要求1所述的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,其特征在于,所述s31步骤包括,在旋转调制模式下,

6.根据权利要求1所述的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,其特征在于,所述s33步骤包括,在旋转调制模式下,

7.根据权利要求1所述的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,其特征在于,两只平行陀螺中至少有一只周期性地施加反向控制指令。

8.根据权利要求1所述的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,其特征在于,所述反向控制指令通过旋转调制控制器控制。

9.一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制系统,其特征在于,用以执行如权利要求1至8任一项所述的一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法,包括:


技术总结
本发明涉及惯性导航系统技术领域,提供一种多陀螺冗余的半球谐振陀螺惯导系统旋转调制方法及系统,方法包括:在惯导系统三轴正交坐标系中,任一坐标轴上平行放置两只陀螺;通过初始标定补偿及周期性的施加反向控制指令,获得两只平行陀螺旋转调制标度因子;对两只平行陀螺周期性的施加反向控制指令,计算两只平行陀螺的角速度均值,并迭代估计两只平行陀螺的旋转调制标度因子误差;通过将两只平行陀螺的旋转调制标度因子误差输入旋转调制控制器,更新两只平行陀螺的旋转调制标度因子;计算两只平行陀螺角速度并输出两只平行陀螺角速度。本发明通过多陀螺冗余,估计旋转调制标度因子的误差,提高旋转调制的精度。

技术研发人员:唐明浩,王长元,韩志强,杨松普,游金川
受保护的技术使用者:中国船舶集团有限公司第七〇七研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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