一種用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo)定方法，先將陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中，再將旋轉(zhuǎn)載體安裝在高速轉(zhuǎn)臺上。然后采用速率試驗(yàn)法，由陀螺儀誤差模型辨識出陀螺儀各個方向陀螺相對于滾動方向的安裝誤差并得到補(bǔ)償系數(shù)，將補(bǔ)償系數(shù)在線寫入處理器FLASH中。最后對標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行判斷；當(dāng)標(biāo)定結(jié)果在設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)范圍內(nèi)時，標(biāo)定有效；否則需要重新標(biāo)定，直到滿足要求為止。本發(fā)明不但消除了二次安裝帶來的安裝誤差，也消除了陀螺在陀螺儀中的一次安裝誤差，陀螺儀測量精度明顯提高。標(biāo)定時，將補(bǔ)償系數(shù)在線寫入陀螺儀內(nèi)部的處理器FLASH中，不僅保存了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還避免了代碼的再次燒寫，大大減輕了標(biāo)定工作量。
【專利說明】一種用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及陀螺儀動態(tài)標(biāo)定，尤其是用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo) 定，用于提高陀螺儀測量的準(zhǔn)確性和精度，屬于慣性傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003] 陀螺儀是用于測量角速度的器件，其核心部件是陀螺，根據(jù)測量需要，可以在偏 航、滾動和俯仰幾個方向分別安裝陀螺。理論上，陀螺儀各個方向的陀螺都可能有安裝誤 差，若不消除，將影響陀螺儀的正常使用。為了消除器件自身安裝誤差，提高測量精度，陀螺 儀在出廠前都需要進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定。標(biāo)定好后，再將成品陀螺儀出售給用戶后，用戶再將陀螺 儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中。標(biāo)定時，通過外部設(shè)備讀取每個方向陀螺的輸出，根據(jù)陀螺動態(tài)誤差 模型，采用速率實(shí)驗(yàn)法，計(jì)算出陀螺儀偏航、俯仰、滾動三個方向陀螺的誤差補(bǔ)償系數(shù)(對應(yīng) 著各個方向的安裝誤差)，得出誤差補(bǔ)償系數(shù)后，再將誤差補(bǔ)償系數(shù)寫入陀螺儀中，陀螺儀 在通過公式計(jì)算并輸出結(jié)果的時候，自動將安裝誤差以誤差補(bǔ)償系數(shù)的形式在公式中體現(xiàn) 出來，從而實(shí)現(xiàn)對陀螺自身安裝誤差的標(biāo)定。
[0004] 現(xiàn)有的標(biāo)定方法消除的僅僅是陀螺在陀螺儀中的安裝誤差，即陀螺儀自身的安裝 誤差。然而陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中時，因?yàn)橐笸勇輧x自身滾動軸與旋轉(zhuǎn)載體轉(zhuǎn)動中心 盡量重合，故又會帶來新的安裝誤差。由于現(xiàn)有的標(biāo)定都是由廠家在出廠前完成的，用戶自 己不能進(jìn)行標(biāo)定，所以目前還無法對陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中的誤差進(jìn)行消除。由于陀螺 儀隨旋轉(zhuǎn)載體一起工作時，繞自身滾動軸高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速可達(dá)15 r/s，對偏航和俯仰兩個 方向陀螺角速率的測量影響更為明顯，因此這兩個方向的陀螺相對于陀螺儀滾動軸的安裝 誤差更需要精確消除，而傳統(tǒng)的動態(tài)標(biāo)定方法顯然已經(jīng)不能滿足使用要求。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài) 測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo)定方法，采用本標(biāo)定方法能消除陀螺儀因安裝在旋轉(zhuǎn)載體中帶來的二 次安裝誤差，同時也能消除陀螺在陀螺儀中的一次安裝誤差。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo)定方法，步驟如下， 1) 先將陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中，再將旋轉(zhuǎn)載體安裝在高速轉(zhuǎn)臺上，并使陀螺儀滾動 軸與高速轉(zhuǎn)臺臺面垂直； 2) 然后采用速率試驗(yàn)法，由安裝在陀螺儀內(nèi)部的陀螺儀誤差模型辨識出陀螺儀各個方 向陀螺相對于滾動方向的安裝誤差并得到補(bǔ)償系數(shù)，將補(bǔ)償系數(shù)在線寫入陀螺儀內(nèi)部的處 理器FLASH中；該補(bǔ)償系數(shù)即為初步標(biāo)定結(jié)果； 3) 最后對初步標(biāo)定結(jié)果的正確性進(jìn)行判斷；當(dāng)初步標(biāo)定結(jié)果在設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)范圍內(nèi) 時，該標(biāo)定有效，初步標(biāo)定結(jié)果為最終標(biāo)定結(jié)果；當(dāng)初步標(biāo)定結(jié)果在設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)范圍外 時，說明安裝誤差太大，標(biāo)定無效，需要重新將陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中，重復(fù)步驟1)-2)， 直到標(biāo)定結(jié)果滿足要求為止。
[0008] 其中第2)步速率試驗(yàn)法的具體步驟為， 2. 1)通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送進(jìn)入標(biāo)定命令并設(shè)定標(biāo)定轉(zhuǎn)速； 2. 2)陀螺儀進(jìn)入標(biāo)定狀態(tài)后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺儀進(jìn)入 第一次靜態(tài)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的第一次靜態(tài)標(biāo)定輸出； 2. 3)第一次靜態(tài)標(biāo)定完成后，設(shè)定高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向，使陀螺儀繞自身滾動軸 正轉(zhuǎn)；當(dāng)高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺 儀進(jìn)入滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定輸出； 2. 4)滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定完成后，設(shè)定高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向，使陀螺儀繞自身滾動軸 反轉(zhuǎn)；當(dāng)高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺 儀進(jìn)入滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定輸出； 2. 5)滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定完成后，停止高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)臺保持靜止?fàn)顟B(tài)后，通過計(jì)算機(jī) 的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺儀進(jìn)入第二次靜態(tài)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺 的第二次靜態(tài)標(biāo)定輸出； 上述所有的陀螺儀各種狀態(tài)下的標(biāo)定輸出都進(jìn)入陀螺儀誤差模型，由陀螺儀誤差模型 計(jì)算得到各個方向陀螺的補(bǔ)償系數(shù)。
[0009] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、將陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中后再進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定，一次標(biāo)定消除了兩次安裝誤差，不 但消除了二次安裝帶來的安裝誤差，同時也消除了陀螺在陀螺儀中的一次安裝誤差，陀螺 儀測量精度明顯提高。
[0010] 2、對陀螺儀進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定的同時，將補(bǔ)償系數(shù)在線寫入陀螺儀內(nèi)部的處理器 FLASH中，不僅保存了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還避免了代碼的再次燒寫，大大減輕了標(biāo)定工作量。
[0011]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1-本發(fā)明標(biāo)定流程圖。
[0013] 圖2-本發(fā)明實(shí)施例的操作界面。
[0014] 圖3-本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備聯(lián)接圖。
[0015]

【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo)定方法，步驟如下， 1) 先將陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中，再將旋轉(zhuǎn)載體安裝在高速轉(zhuǎn)臺上，并使陀螺儀滾動 軸與高速轉(zhuǎn)臺臺面垂直； 2) 然后采用速率試驗(yàn)法，由安裝在陀螺儀內(nèi)部的陀螺儀誤差模型辨識出陀螺儀各個方 向陀螺相對于滾動方向的安裝誤差并得到補(bǔ)償系數(shù)，將補(bǔ)償系數(shù)在線寫入陀螺儀內(nèi)部的處 理器FLASH中；該補(bǔ)償系數(shù)即為初步標(biāo)定結(jié)果； 3)最后對初步標(biāo)定結(jié)果的正確性進(jìn)行判斷；當(dāng)初步標(biāo)定結(jié)果在設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)范圍內(nèi) 時，該標(biāo)定有效，初步標(biāo)定結(jié)果為最終標(biāo)定結(jié)果；當(dāng)初步標(biāo)定結(jié)果在設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)范圍外 時，說明安裝誤差太大，標(biāo)定無效，需要重新將陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中，重復(fù)步驟1)-2)， 直到標(biāo)定結(jié)果滿足要求為止。
[0017] 其中第2)步速率試驗(yàn)法的具體步驟為： 2. 1)通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送進(jìn)入標(biāo)定命令并設(shè)定標(biāo)定轉(zhuǎn)速； 2. 2)陀螺儀進(jìn)入標(biāo)定狀態(tài)后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺儀進(jìn)入 第一次靜態(tài)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的第一次靜態(tài)標(biāo)定輸出； 2. 3)第一次靜態(tài)標(biāo)定完成后，設(shè)定高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向，使陀螺儀繞自身滾動軸 正轉(zhuǎn)；當(dāng)高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺 儀進(jìn)入滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定輸出； 2. 4)滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定完成后，設(shè)定高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向，使陀螺儀繞自身滾動軸 反轉(zhuǎn)；當(dāng)高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺 儀進(jìn)入滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定輸出； 2. 5)滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定完成后，停止高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)臺保持靜止?fàn)顟B(tài)后，通過計(jì)算機(jī) 的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺儀進(jìn)入第二次靜態(tài)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺 的第二次靜態(tài)標(biāo)定輸出； 上述所有的陀螺儀各種狀態(tài)下的標(biāo)定輸出都進(jìn)入陀螺儀誤差模型，由陀螺儀誤差模型 計(jì)算得到各個方向陀螺的補(bǔ)償系數(shù)。
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019] 在本實(shí)施例中，陀螺儀只在偏航和俯仰兩個方向安裝有陀螺。陀螺儀的工作特點(diǎn) 為：陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中，隨旋轉(zhuǎn)載體一起繞自身滾動軸高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可達(dá)15 r/s。 陀螺儀俯仰和偏航兩個方向的陀螺有安裝誤差，若不消除，將影響陀螺儀的正常使用。由于 陀螺儀工作時繞滾動軸高速旋轉(zhuǎn)對俯仰和偏航兩個方向陀螺的影響更為明顯，因此這兩個 方向的陀螺相對于陀螺儀滾動軸的安裝誤差更需要精確消除。陀螺儀俯仰和偏航兩個方向 陀螺的安裝誤差可以通過速率實(shí)驗(yàn)法辯識出來。
[0020] 圖1是本發(fā)明標(biāo)定流程圖，如圖1所示，用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài) 標(biāo)定方法包括四個標(biāo)定過程，分別是：第一次靜態(tài)標(biāo)定、滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定、滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定 和第二次靜態(tài)標(biāo)定。操作者可通過圖2所示操作界面控制陀螺儀的四個標(biāo)定過程，并可以 通過對操作界面中"自檢狀態(tài)字"中內(nèi)容的觀察，判斷陀螺儀實(shí)際處于哪個標(biāo)定過程，具體 判斷見表1。
[0021] 表1陀螺儀標(biāo)定狀態(tài)判定表

【權(quán)利要求】
1. 一種用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo)定方法，其特征在于：步驟如下， 1) 先將陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中，再將旋轉(zhuǎn)載體安裝在高速轉(zhuǎn)臺上，并使陀螺儀滾動 軸與高速轉(zhuǎn)臺臺面垂直； 2) 然后采用速率試驗(yàn)法，由安裝在陀螺儀內(nèi)部的陀螺儀誤差模型辨識出陀螺儀各個方 向陀螺相對于滾動方向的安裝誤差并得到補(bǔ)償系數(shù)，將補(bǔ)償系數(shù)在線寫入陀螺儀內(nèi)部的處 理器FLASH中；該補(bǔ)償系數(shù)即為初步標(biāo)定結(jié)果； 3) 最后對初步標(biāo)定結(jié)果的正確性進(jìn)行判斷；當(dāng)初步標(biāo)定結(jié)果在設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)范圍內(nèi) 時，該標(biāo)定有效，初步標(biāo)定結(jié)果為最終標(biāo)定結(jié)果；當(dāng)初步標(biāo)定結(jié)果在設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)范圍外 時，說明安裝誤差太大，標(biāo)定無效，需要重新將陀螺儀安裝在旋轉(zhuǎn)載體中，重復(fù)步驟1)-2)， 直到標(biāo)定結(jié)果滿足要求為止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)載體橫向姿態(tài)測量的陀螺儀動態(tài)標(biāo)定方法，其特征 在于：第2)步速率試驗(yàn)法的具體步驟為， 2. 1)通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送進(jìn)入標(biāo)定命令并設(shè)定標(biāo)定轉(zhuǎn)速； 2. 2)陀螺儀進(jìn)入標(biāo)定狀態(tài)后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺儀進(jìn)入 第一次靜態(tài)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的第一次靜態(tài)標(biāo)定輸出； 2. 3)第一次靜態(tài)標(biāo)定完成后，設(shè)定高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向，使陀螺儀繞自身滾動軸 正轉(zhuǎn)；當(dāng)高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺 儀進(jìn)入滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定輸出； 2. 4)滾動軸正轉(zhuǎn)標(biāo)定完成后，設(shè)定高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向，使陀螺儀繞自身滾動軸 反轉(zhuǎn)；當(dāng)高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，通過計(jì)算機(jī)的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺 儀進(jìn)入滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺的滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定輸出； 2. 5)滾動軸反轉(zhuǎn)標(biāo)定完成后，停止高速轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)臺保持靜止?fàn)顟B(tài)后，通過計(jì)算機(jī) 的操作界面向陀螺儀發(fā)送命令使陀螺儀進(jìn)入第二次靜態(tài)標(biāo)定，得到陀螺儀上各個方向陀螺 的第二次靜態(tài)標(biāo)定輸出； 上述所有的陀螺儀各種狀態(tài)下的標(biāo)定輸出都進(jìn)入陀螺儀誤差模型，由陀螺儀誤差模型 計(jì)算得到各個方向陀螺的補(bǔ)償系數(shù)。
【文檔編號】G01C25/00GK104101363SQ201410362024
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】芶志平, 王瑜, 查安虎, 劉奎, 張彤, 王清亮, 李勇健, 劉勇, 賈曉明 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十六研究所