CN105588583A - 一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,该方法包括:⑴将双轴角速率陀螺固定于双轴精密转台上,确定陀螺的安装基准;⑵确定双轴角速率陀螺敏感轴Y轴和Z轴标度因数;⑶将双轴角速率陀螺固定于单轴高速转台上,确定陀螺的安装基准;⑷确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差;⑸根据耦合误差计算方法,对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装位置分别进行微调;⑹将双轴角速率陀螺固定于单轴高速转台上,再次确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差;⑺对双轴角速率陀螺灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿。提高了陀螺对横向和法向角速率的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,特别是涉及一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法。
背景技术
双轴角速率陀螺标定是惯性导航与制导的前提,标定结果的优劣将对惯性导航与制导精度产生直接的影响。双轴角速率陀螺,采用低成本的惯性器件,测量精度不高。本专利所指的双轴角速率陀螺,其组成包括:Y轴角速率陀螺和Z轴角速率陀螺。该双轴角速率陀螺中敏感器件为单轴敏感器件,优选低成本单轴敏感器件。利用传统的标定方法对这类敏感器件进行标定,耗费时间长,增加了陀螺体积,降低了陀螺响应灵敏度,并且起不到良好的作用,事倍功半。在惯性导航与制导应用中,陀螺由于敏感器件安装难以保证正交性带来的耦合效应是重要的误差源,对于应用于高速旋转环境下横向和法向角速率测量的双轴角速率陀螺,误差影响尤为严重。
随着智慧感知和导航定位技术的普及,双轴角速率陀螺应用的场合也越来越多,出货量也会越来越大。而对于这类产品的大批量生产,就必须有一种快速耦合误差建模与补偿技术,来提高双轴角速率陀螺生产效率。
发明内容
本发明公开了一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其目的是为了降低非敏感轴高速旋转给陀螺引入的测量误差,提高陀螺对横向和法向角速率的测量精度。同时能够快速进行实施,提高双轴角速率陀螺的成品率。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案,包括以下具体实时步骤:
1、一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,包括以下具体实时步骤:
第一步,将双轴角速率陀螺固定于双轴精密转台上,确定陀螺的安装基准;
第二步,确定双轴角速率陀螺敏感轴Y轴和Z轴标度因数;
第三步,将双轴角速率陀螺固定于单轴高速转台上,确定陀螺的安装基准;
第四步,确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差;
第五步,根据耦合误差计算方法,对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装位置分别进行微调;
第六步,将双轴角速率陀螺固定于单轴高速转台上,再次确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差;
第七步,对双轴角速率陀螺灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿。
第一步中,所述的确定陀螺的安装基准,是将双轴角速率陀螺通过测试工装固定于双轴精密转台上,使其测量轴与转台旋转轴平行,即双轴转台的Y轴对应双轴角速率陀螺的Y轴,双轴转台的Z轴对应双轴角速率陀螺的Z轴;利用双轴转台的控制程序,使转台自动进行零位对准。
第二步中,所述的确定双轴角速率陀螺敏感轴Y轴和Z轴标度因数,使用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺输出数据,通过双轴转台控制程序,按照如下方式运动,并在运动过程中,利用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺数据输出:
(1)双轴角速率陀螺上电,等待30s开始记录数据;
(2)控制转台以-150°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(3)控制转台以-100°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(4)控制转台以-50°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(5)控制转台以50°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(6)控制转台以100°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(7)控制转台以150°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(8)转台回零;
(9)控制转台以-150°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(10)控制转台以-100°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(11)控制转台以-50°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(12)控制转台以50°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(13)控制转台以100°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(14)控制转台以150°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(15)转台回零;
(16)双轴角速率陀螺断电,读取记录数据;
数据处理过程如下:
(1)计算-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s情况下Y轴敏感器件输出的平均值,并将-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s绕Y轴运动时敏感器件输出依次记录为ωY1、ωY2、ωY3、ωY4、ωY5、ωY6;根据最小二乘法计算得出Y轴标度因数。最小二乘法处理数据公式如下:
(n=6)(1)
公式(1)中:
:Y轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s;
n:选择的测试点数量;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s。
(2)计算-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s情况下Z轴敏感器件输出的平均值,并将-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6;将按-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s绕Z轴运动时敏感器件输出依次记录为ωZ1、ωZ2、ωZ3、ωZ4、ωZ5、ωZ6;根据最小二乘法计算得出Z轴标度因数;最小二乘法处理数据公式如下:
(n=6)(2)
公式(2)中:
:Z轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s;
n:选择的测试点数量;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s。
第三步中,所述的确定陀螺的安装基准,是将双轴角速率陀螺通过测试工装固定于单轴转台上,使其非测量轴与转台旋转轴平行,即转台的旋转轴对应双轴角速率陀螺的X轴,X轴垂直于双轴角速率陀螺测量轴Y轴和Z轴所组成的平面,并且与Y轴和Z轴轴向满足右手坐标系定义。
第四步中,所述的确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差,是使用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺输出数据,通过单轴高速转台控制程序,按照如下方式运动,并在运动过程中,利用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺数据输出:
(1)双轴角速率陀螺上电,等待30s开始记录数据;
(2)控制转台以-360°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(3)控制转台以360°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(4)控制转台以-1080°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(5)控制转台以1080°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(6)控制转台以-1800°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(7)控制转台以1800°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(8)转台回零;
(9)双轴角速率陀螺断电,读取记录数据;
数据处理过程如下:
(1)计算-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s情况下Y轴敏感器件输出的平均值,并将-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s绕Y轴运动时敏感器件输出依次记录为ωY1、ωY2、ωY3、ωY4、ωY5、ωY6;根据以下公式确定Y轴耦合测量误差:
(3)
公式(3)中:
:Y轴耦合测量误差;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s;
:Y轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s;
(2)计算-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s情况下Z轴敏感器件输出的平均值,并将-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s绕Z轴运动时敏感器件输出依次记录为ωZ1、ωZ2、ωZ3、ωZ4、ωZ5、ωZ6;根据以下公式确定Z轴耦合测量误差:
(4)
公式(4)中:
:Z轴耦合测量误差;
:第i次旋转条件下,Z轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s;
:Z轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s。
第五步中,所述的对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装位置分别进行微调,根据耦合误差计算公式,计算双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装误差角度αY和αZ:
(5)
根据αY和αZ角度,使用双轴角速率陀螺耦合调试工装调整Y轴和Z轴敏感器件安装角度,对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件由于绕非敏感轴旋转引入的耦合测量误差进行物理补偿,并加以固定。
第六步中,所述的再次确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差,是按照第三步、第四步步骤,再次测试完成补偿后的双轴角速率陀螺绕陀螺Y轴和Z轴耦合测量误差,验证耦合测量误差补偿效果。
第七步中,所述的对双轴角速率陀螺灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿,是对经过上述六个操作步骤后的双轴角速率陀螺进行灌封胶灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿;待胶固化后,随机选取绕非敏感轴旋转角速率,进行耦合误差测试,给出双轴角速率陀螺最终耦合误差指标。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)本发明提供的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,利用双轴精密转台和单轴高速转台对双轴角速率陀螺耦合误差进行标定和补偿,只需要使用转台,减少了标定与补偿设备,缩短了补偿时间,提高了工作效率。
2)本发明提供的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,利用流程化的工作步骤设计,缩短了补偿时间。
3)本发明提供的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,以耦合误差计算补偿方法为依据,在保证双轴角速率陀螺横向和法向测量精度的同时,有效抑制了轴向高速旋转引入的测量误差,提高了产品成品率。
附图说明
图1为一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图,对本发明技术方案做进一步详细说明。
本发明提出的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其步骤如下:
第一步,将双轴角速率陀螺固定于双轴精密转台上,确定陀螺的安装基准;
将双轴角速率陀螺通过测试工装固定于双轴精密转台上,使其测量轴与转台旋转轴平行,即双轴转台的Y轴对应双轴角速率陀螺的Y轴,双轴转台的Z轴对应双轴角速率陀螺的Z轴。利用双轴转台的控制程序,使转台自动进行零位对准。
第二步,确定双轴角速率陀螺敏感轴Y轴和Z轴标度因数;
使用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺输出数据,通过双轴转台控制程序,按照如下方式运动,并在运动过程中,利用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺数据输出:
(1)双轴角速率陀螺上电,等待30s开始记录数据;
(2)控制转台以-150°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(3)控制转台以-100°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(4)控制转台以-50°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(5)控制转台以50°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(6)控制转台以100°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(7)控制转台以150°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(8)转台回零;
(9)控制转台以-150°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(10)控制转台以-100°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(11)控制转台以-50°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(12)控制转台以50°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(13)控制转台以100°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(14)控制转台以150°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(15)转台回零;
(16)双轴角速率陀螺断电,读取记录数据。
数据处理过程如下:
(1)计算-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s情况下Y轴敏感器件输出的平均值,并将-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s绕Y轴运动时敏感器件输出依次记录为ωY1、ωY2、ωY3、ωY4、ωY5、ωY6;根据最小二乘法计算得出Y轴标度因数。最小二乘法处理数据公式如下:
(n=6)(1)
公式(1)中:
:Y轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s;
n:选择的测试点数量;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s。
(2)计算-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s情况下Z轴敏感器件输出的平均值,并将-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6;将按-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s绕Z轴运动时敏感器件输出依次记录为ωZ1、ωZ2、ωZ3、ωZ4、ωZ5、ωZ6;根据最小二乘法计算得出Z轴标度因数。最小二乘法处理数据公式如下:
(n=6)(2)
公式(2)中:
:Z轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s;
n:选择的测试点数量;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s。
第三步,将双轴角速率陀螺固定于单轴高速转台上,确定陀螺的安装基准;
将双轴角速率陀螺通过测试工装固定于单轴转台上,使其非测量轴与转台旋转轴平行,即转台的旋转轴对应双轴角速率陀螺的X轴,X轴垂直于双轴角速率陀螺测量轴Y轴和Z轴所组成的平面,并且与Y轴和Z轴轴向满足右手坐标系定义。
第四步,确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差
使用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺输出数据,通过单轴高速转台控制程序,按照如下方式运动,并在运动过程中,利用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺数据输出:
(1)双轴角速率陀螺上电,等待30s开始记录数据;
(2)控制转台以-360°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(3)控制转台以360°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(4)控制转台以-1080°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(5)控制转台以1080°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(6)控制转台以-1800°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(7)控制转台以1800°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(8)转台回零;
(9)双轴角速率陀螺断电,读取记录数据。
数据处理过程如下:
(1)计算-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s情况下Y轴敏感器件输出的平均值,并将-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s绕Y轴运动时敏感器件输出依次记录为ωY1、ωY2、ωY3、ωY4、ωY5、ωY6;根据以下公式确定Y轴耦合测量误差:
(3)
公式(3)中:
:Y轴耦合测量误差;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s。
:Y轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s。
(2)计算-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s情况下Z轴敏感器件输出的平均值,并将-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s绕Z轴运动时敏感器件输出依次记录为ωZ1、ωZ2、ωZ3、ωZ4、ωZ5、ωZ6;根据以下公式确定Z轴耦合测量误差:
(4)
公式(4)中:
:Z轴耦合测量误差;
:第i次旋转条件下,Z轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s。
:Z轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s。
第五步,根据耦合误差计算方法,对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装位置分别进行微调;
根据耦合误差计算公式,计算双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装误差角度αY和αZ:
(5)
根据αY和αZ角度,使用双轴角速率陀螺耦合调试工装调整Y轴和Z轴敏感器件安装角度,对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件由于绕非敏感轴旋转引入的耦合测量误差进行物理补偿,并加以固定。
第六步,将双轴角速率陀螺固定于单轴高速转台上,再次确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差;
按照第三步、第四步步骤,再次测试完成补偿后的双轴角速率陀螺绕陀螺Y轴和Z轴耦合测量误差,验证耦合测量误差补偿效果。
第七步,对双轴角速率陀螺灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿。
对经过上述六个操作步骤后的双轴角速率陀螺进行灌封胶灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿。待胶固化后,随机选取绕非敏感轴旋转角速率,进行耦合误差测试,给出双轴角速率陀螺最终耦合误差指标。
本发明中所涉及的角度单位(°)均为:度;角速度单位(°/s)均为:度/秒;电压单位(mV)均为:毫伏。
本发明公开了一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,降低非敏感轴高速旋转给陀螺引入的测量误差,提高陀螺对横向和法向角速率的测量精度。同时能够快速进行实施,提高双轴角速率陀螺的成品率。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,包括以下具体实时步骤:
第一步,将双轴角速率陀螺固定于双轴精密转台上,确定陀螺的安装基准;
第二步,确定双轴角速率陀螺敏感轴Y轴和Z轴标度因数;
第三步,将双轴角速率陀螺固定于单轴高速转台上,确定陀螺的安装基准;
第四步,确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差;
第五步,根据耦合误差计算方法,对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装位置分别进行微调;
第六步,将双轴角速率陀螺固定于单轴高速转台上,再次确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差;
第七步,对双轴角速率陀螺灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿。
2.根据权利要求1所述的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,第一步中所述的确定陀螺的安装基准,是将双轴角速率陀螺通过测试工装固定于双轴精密转台上,使其测量轴与转台旋转轴平行,即双轴转台的Y轴对应双轴角速率陀螺的Y轴,双轴转台的Z轴对应双轴角速率陀螺的Z轴;利用双轴转台的控制程序,使转台自动进行零位对准。
3.根据权利要求1所述的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,第二步中所述的确定双轴角速率陀螺敏感轴Y轴和Z轴标度因数,使用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺输出数据,通过双轴转台控制程序,按照如下方式运动,并在运动过程中,利用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺数据输出:
(1)双轴角速率陀螺上电,等待30s开始记录数据;
(2)控制转台以-150°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(3)控制转台以-100°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(4)控制转台以-50°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(5)控制转台以50°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(6)控制转台以100°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(7)控制转台以150°/s的角速率绕Y轴旋转20s时间;
(8)转台回零;
(9)控制转台以-150°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(10)控制转台以-100°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(11)控制转台以-50°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(12)控制转台以50°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(13)控制转台以100°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(14)控制转台以150°/s的角速率绕Z轴旋转20s时间;
(15)转台回零;
(16)双轴角速率陀螺断电,读取记录数据;
数据处理过程如下:
(1)计算-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s情况下Y轴敏感器件输出的平均值,并将-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s绕Y轴运动时敏感器件输出依次记录为ωY1、ωY2、ωY3、ωY4、ωY5、ωY6;根据最小二乘法计算得出Y轴标度因数;最小二乘法处理数据公式如下:
(n=6)(1)
公式(1)中:
:Y轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s;
n:选择的测试点数量;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s;
(2)计算-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s情况下Z轴敏感器件输出的平均值,并将-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6;将按-150°/s、-100°/s、-50°/s、50°/s、100°/s、150°/s绕Z轴运动时敏感器件输出依次记录为ωZ1、ωZ2、ωZ3、ωZ4、ωZ5、ωZ6;根据最小二乘法计算得出Z轴标度因数;最小二乘法处理数据公式如下:
(n=6)(2)
公式(2)中:
:Z轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s;
n:选择的测试点数量;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s。
4.根据权利要求1所述的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,第三步中所述的确定陀螺的安装基准,是将双轴角速率陀螺通过测试工装固定于单轴转台上,使其非测量轴与转台旋转轴平行,即转台的旋转轴对应双轴角速率陀螺的X轴,X轴垂直于双轴角速率陀螺测量轴Y轴和Z轴所组成的平面,并且与Y轴和Z轴轴向满足右手坐标系定义。
5.根据权利要求1所述的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,第四步中所述的确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差,是使用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺输出数据,通过单轴高速转台控制程序,按照如下方式运动,并在运动过程中,利用双轴角速率陀螺测试系统记录双轴角速率陀螺数据输出:
(1)双轴角速率陀螺上电,等待30s开始记录数据;
(2)控制转台以-360°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(3)控制转台以360°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(4)控制转台以-1080°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(5)控制转台以1080°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(6)控制转台以-1800°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(7)控制转台以1800°/s的角速率绕旋转轴旋转20s时间;
(8)转台回零;
(9)双轴角速率陀螺断电,读取记录数据;
数据处理过程如下:
(1)计算-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s情况下Y轴敏感器件输出的平均值,并将-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s绕Y轴运动时敏感器件输出依次记录为ωY1、ωY2、ωY3、ωY4、ωY5、ωY6;根据以下公式确定Y轴耦合测量误差:
(3)
公式(3)中:
:Y轴耦合测量误差;
:第i次旋转条件下,Y轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s;
:Y轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s;
(2)计算-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s情况下Z轴敏感器件输出的平均值,并将-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s记录为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5、ω6,将按-360°/s、360°/s、-1080°/s、1080°/s、-1800°/s、1800°/s绕Z轴运动时敏感器件输出依次记录为ωZ1、ωZ2、ωZ3、ωZ4、ωZ5、ωZ6;根据以下公式确定Z轴耦合测量误差:
(4)
公式(4)中:
:Z轴耦合测量误差;
:第i次旋转条件下,Z轴敏感器件输出,单位:mV;
:第i次旋转条件下,控制转台角速率,单位:°/s;
:Z轴敏感器件标度因数,单位:mV/°/s。
6.根据权利要求1所述的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,第五步中所述的对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装位置分别进行微调,根据耦合误差计算公式,计算双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件安装误差角度αY和αZ:
(5)
根据αY和αZ角度,使用双轴角速率陀螺耦合调试工装调整Y轴和Z轴敏感器件安装角度,对双轴角速率陀螺Y轴和Z轴敏感器件由于绕非敏感轴旋转引入的耦合测量误差进行物理补偿,并加以固定。
7.根据权利要求1所述的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,第六步中所述的再次确定双轴角速率陀螺绕陀螺非敏感轴高速旋转环境下引入的Y轴和Z轴耦合测量误差,是按照第三步、第四步步骤,再次测试完成补偿后的双轴角速率陀螺绕陀螺Y轴和Z轴耦合测量误差,验证耦合测量误差补偿效果。
8.根据权利要求1所述的一种双轴角速率陀螺耦合误差补偿方法,其特征在于,第七步中所述的对双轴角速率陀螺灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿,是对经过上述六个操作步骤后的双轴角速率陀螺进行灌封胶灌封,完成双轴角速率陀螺耦合误差补偿;待胶固化后,随机选取绕非敏感轴旋转角速率,进行耦合误差测试,给出双轴角速率陀螺最终耦合误差指标。
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