CN101738204B - 光纤陀螺仪温度补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤陀螺仪测试领域，具体讲的是一种光纤陀螺仪温度补偿方法，适合在光纤陀螺仪测试中使用。采集板2把光纤陀螺1输出的数据收集起来整理后传给上位机3，一个全温循环后，上位机3对所有的数据按照事先设置的拟合方案进行拟合分析，得出各温度点补偿值并以一定格式写入光纤陀螺仪的ROM中，最后即为验证阶段，重新做一次全温循环，验证此时的输出数据是否在可允许范围内。本发明的优点是系统成本低，补偿过程无需人员干预。可在上位机灵活调整数据分析拟合方式，上位机对补偿后的曲线进行预估，方便使用者比对实际补偿效果。
Description
技术领域
本发明涉及光纤陀螺仪测试领域，具体讲的是一种光纤陀螺仪温度补偿方法，适合在光纤陀螺仪测试中使用。
背景技术
光纤陀螺仪是一种角速率传感器，广泛应用于惯性导航领域，是目前用于确定运动体空间运动姿态的主要传感器。光纤陀螺工作环境非常恶劣，为模拟陀螺的工作环境，每一个陀螺样机都必须经过高低温测试。由于陀螺内部部分元器件对温度敏感，导致陀螺在不同温度下输出的零偏值出现偏差。为保证陀螺高低温的精确度，有必要对其进行温度补偿，使得陀螺在各温度下的零偏值保持在一定范围内。
当前采取的方法一般是先对陀螺进行全温测试(-40℃~60℃)，由于在每个温度点均有较长时间的保温过程，为使温度补偿总时间在可接受范围之内，在实际测试中采取每隔10℃作为一个测试温度点。完成之后对陀螺数据进行分析估计出各温度点的补偿值，然后修改陀螺程序，编译完成后重新烧写，最后再次进行全温测试，验证补偿效果。该方法由于过程繁复，需要人员多次干预，效率较低。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有方式的不足之处，提供一种光纤陀螺仪温度补偿方法，该方法通过构建一个温度补偿系统自动完成全部补偿过程，使整个补偿方式更加灵活，解决了效率低下的问题。
本发明的实现由以下技术方案完成：
一种光纤陀螺仪温度补偿方法，涉及转台、光纤陀螺仪、采集板和上位机，该方法步骤如下：
1)对光纤陀螺仪进行全温范围测试，在全温范围内设定基准温度点以及若干测试温度点，在每个测试温度点上，转台保持静止，重复测试获得该测试温度点上的光纤陀螺仪零偏值；
2)采集板将光纤陀螺仪输出的零偏值数据采集，并经由采集板的数据处理模块整合后转发给上位机；
3)经过一个全温循环后，上位机对采集的全部数据进行拟合分析，获得各温度点的补偿值，所述补偿值为该温度点零偏值与基准温度点零偏值之差的相反数；
4)上位机将所述各温度点的补偿数据返还给采集板，由采集板将补偿数据写入光纤陀螺仪的温补模块内存中；
5)设定可接受偏差值，再次进行全温循环测试，验证补偿效果，若补偿后光纤陀螺仪的输出零偏值与基准温度点零偏值之差小于所述可接受偏差值，则完成补偿方案，否则重复上述步骤，直至偏差值落在所述可接受偏差值之内。
上述采集板数据处理模块采用FPGA作为核心处理器；
上述温度点的设置采用每间隔10℃取一个温度点；
在步骤3)中所述拟合分析采用最小二乘法曲线拟合；
在步骤4)中将补偿数据写入温补模块内存中后，光纤陀螺仪的输出数据则是原始输出数据加上该温度点对应的补偿值。
本发明的优点是，补偿过程无需人员干预。可在上位机灵活调整数据分析拟合方式，上位机对补偿后的曲线进行预估，方便使用者比对实际补偿效果。
附图概述
图1为本发明温度补偿系统结构图；
图2为温度补偿前的输出数据与基准点的差值；
图3为温度补偿后的输出数据与基准点的差值。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
图1为本发明温度补偿系统结构图，如图1所示，本实施例采用的温度补偿方法是：首先由采集板2把光纤陀螺1输出的数据收集起来整理后传给上位机3，一个全温循环后，上位机3对所有的数据按照事先设置的拟合方案进行拟合分析，得出各温度点数据与基准点(一般取常温25℃为基准点)数据之差，该差值的相反数即为各温度点的补偿值，上位机3将该补偿数据传给采集板2，采集板2以一定格式写入光纤陀螺仪的ROM中，此后光纤陀螺1的输出值为原输出值加上此刻温度所对应的补偿值。基本补偿过程如上所述。随后即为验证阶段，重新做一次全温循环，验证此时的输出数据是否在可允许范围内。
本实施例采集方法性能试验和检测情况如下：
测试使用中国船舶工业第六三五四所单轴带转台TD450，温控箱为KSON公司KTSB-510T-HS，光纤陀螺仪为自制的HT-L03-I091016。
由于光纤陀螺仪的输出值为波动量，为了更清楚地显示本实施例采集方法的性能，测试中取为某温度下一段时间的平均值。如图2所示，横轴为温度值，纵轴为各温度点零偏值与基准温度的零偏值的差值(平均值)，测试温度范围从-40℃到+60℃，每隔10℃取一个温度点，每个温度点重复测试3次，转台保持静止。现有的光纤陀螺仪零偏值基本随温度升高而变大，整体呈递增趋势，如图2所示。由于光纤陀螺仪的零偏值在低温、常温和高温分别有不同的特性，故将数据分为3段来进行拟合。补偿后再次全温循环的零偏值与基准温度零偏值之差如图3所示，补偿后零偏值的偏差在设定可接受偏差值2000以内，满足预设要求。即可接受偏差值。若补偿后光纤陀螺仪的输出零偏值与基准温度点零偏值之差小于所述可接受偏差值，则完成补偿方案，否则重复上述步骤，直至偏差值落在所述可接受偏差值之内。
本实施例涉及的光纤陀螺仪温度补偿方法主要使用了最小二乘法曲线拟合。在上位机中有拟合方案设置，并显示预估曲线和比对效果图，方便了使用人员更好地查看补偿效果。适合在光纤光纤陀螺仪测试中使用。
Claims (5)
1.一种光纤陀螺仪温度补偿方法，涉及转台、光纤陀螺仪、采集板和上位机，其特征在于该方法首先由采集板把光纤陀螺仪输出的数据收集起来整理后传给上位机，一个全温循环后，上位机对所有的数据按照事先设置的拟合方案进行拟合分析，得出各温度点数据与基准点数据之差，该差值的相反数即为各温度点的补偿值，上位机将该补偿值传给采集板，采集板以一定格式写入光纤陀螺仪的ROM中，此后光纤陀螺仪的输出值为原输出值加上此刻温度所对应的补偿值，具体如下：
（1）在光纤陀螺仪全温工作范围内设定一基准温度点以及若干测试温度点，对光纤陀螺仪进行全温范围测试，在每个测试温度点上，保持转台静止，进行测试获得该测试温度点上的光纤陀螺仪零偏值；
（2）采集板采集光纤陀螺仪输出的零偏值数据，并经由采集板的数据处理模块整合后转发给上位机；
（3）经过一个全温循环后，上位机对采集的数据进行拟合、分析，获得各温度点的补偿值，所述补偿值为该温度点零偏值与基准温度点零偏值之差的相反数；
（4）上位机将所述各温度点的补偿值返还给采集板，由采集板将所述补偿值写入光纤陀螺仪的温补模块内存中；
（5）设定可接受偏差值，再次进行全温循环测试，验证补偿效果，若补偿后光纤陀螺仪的输出零偏值与基准温度点零偏值之差小于所述可接受偏差值，则完成补偿方案，否则重复上述步骤，修正拟合方案，直至偏差值落在所述可接受偏差值之内。
2.如权利要求1所述的一种光纤陀螺仪温度补偿方法，其特征在于所述采集板数据处理模块采用FPGA作为核心处理器。
3.如权利要求1所述的一种光纤陀螺仪温度补偿方法，其特征在于所述温度点的设置采用每间隔10℃取一个温度点。
4.如权利要求1所述的一种光纤陀螺仪温度补偿方法，其特征在于步骤（3）中所述拟合方案采用最小二乘法曲线拟合。
5.如权利要求1所述的一种光纤陀螺仪温度补偿方法，其特征在于步骤（4）中将所述补偿值写入温补模块内存中后，光纤陀螺仪的输出数据则是原始输出数据加上该温度点对应的补偿值。
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