CN108332774B - 用于科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率计算的系统和方法 - Google Patents

用于科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率计算的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了用于科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率计算的系统和方法。根据本公开的一个或多个方面，方法包括：在第一偏置电压(P0)下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪(101)；在第二偏置电压(P0’)下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪(101)，第二偏置电压(P0’)不同于第一偏置电压(P0)；检测科里奥利振动陀螺仪(101)对第一偏置电压(P0)和第二偏置电压(P0’)的响应的差值；并且根据响应的差值与修正项(C)确定科里奥利振动陀螺仪(101)的陀螺速率。

Description

用于科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率计算的系统和方法
技术领域
示例性实施方式总体上涉及科里奥利振动陀螺仪的校准，并且具体地，涉及利用双偏置电压测量对科里奥利振动陀螺仪进行校准。
背景技术
陀螺仪已经长期应用于包括航空宇宙、海事、以及国防工业的许多工业，用于确定设备或机器的方位。近年来，陀螺仪还应用于消费者的电子产品中，尤其是智能手机和全球定位系统接收器。当今通常使用的一种陀螺仪是科里奥利振动陀螺仪(也被称为科里奥利谐振陀螺仪或振动结构陀螺仪)。不同于自转机械陀螺仪对应物，科里奥利振动陀螺仪是固态的并且通过使用振动结构确定陀螺仪的旋转速率来操作。即使由于科里奥利效应对科里奥利振动陀螺仪支撑件施加的力使得科里奥利振动陀螺仪的方位改变，随着科里奥利振动陀螺仪的方位改变，科里奥利共振陀螺仪的振动结构仍继续在同一平面内振动。通过测量由于科里奥利效应而对支撑件施加的力，能够确定科里奥利振动陀螺仪的旋转速率，进而，还能够确定科里奥利振动陀螺仪的方位。
然而，如果仪器标度因数已经遭到破坏并且不再能够给出一致的输出，科里奥利振动陀螺仪则产生漂移误差。常规地，利用外部参考能够对产生漂移误差的科里奥利振动陀螺仪进行校准或再校准，以修正漂移和遭到破坏的标度因数。然而，在多数情形中，在科里奥利振动陀螺仪部署之后，没有可利用的外部参考进行再校准。例如，在导弹系统、太空船、或在一旦部署则不容易被再调用而进行再校准的其他设备或机器中，尤其如此。常规的校准技术完全不足以用于这些应用。
历史上，对于机械自转质量式陀螺仪，被称为“轮速调制”的校准的可替代方法是以试验为条件的。“轮速调制”成功地演示了在缺少旋转的情况下提供方位角确定并且提供坡道限制，以使漂移误差最小化若干量级。“轮速调制”的操作基于应用于机械陀螺仪的自转质量的不同扭矩，通过与陀螺仪角动量的大小无关的机构产生机械陀螺仪的自转质量。通过调制自旋陀螺仪质量的速度和动量，基于陀螺仪的输出能够确定偏压，被用于确定机械陀螺仪的漂移。当同时对两个不同的扭矩测量求解时，能够确定恒定的偏压变量。恒定的偏压变量允许角度速率输入的现场导出值。
然而，在实验室中，尽管“轮速调制”获得成功，然而，该技术不切实际。为了适应机械陀螺仪中的自旋质量的速度调制，“轮速调制”方法相对较慢，这是因为施加给机械陀螺仪的自旋质量的不同扭矩需要时间来产生所需的轮速调制。在调制机械陀螺仪的自旋质量的速度时，可重复性也存在问题，从而使得“轮速调制”对于广泛的部署不切实际。
发明内容
根据本公开的一个或多个方面，一种方法包括：在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；检测由于第一偏置电压和第二偏置电压而产生的科里奥利振动陀螺仪响应差；并且根据响应差与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
根据本公开的一个或多个方面，一种系统包括：科里奥利振动陀螺仪；电压输入供应源，被配置为在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；并且在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；以及控制器，被配置为检测由于第一偏置电压和第二偏置电压而产生的科里奥利振动陀螺仪的响应差；并且根据响应差与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
根据本公开的一个或多个方面，一种方法包括：确定科里奥利振动陀螺仪针对第一偏置电压下的第一电压输入和针对第二偏置电压下的第二电压输入的标度因数；在第一偏置电压下将第一电压输入提供给科里奥利振动陀螺仪并且检测科里奥利振动陀螺仪的第一响应值；在第二偏置电压下将第二电压输入提供给科里奥利振动陀螺仪并且检测科里奥利振动陀螺仪的第二响应值；并且使用第一响应值与第二响应值之间的差值、第一电压输入和第二电压输入的标度因数(scale factor)、以及科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率确定修正项，修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差值。
附图说明
因此，已经总体上描述了本公开的示例，现将参考所附附图描述本公开的实施例，所附附图无需必须按比例绘制，并且其中，贯穿若干幅图，类似参考字符表示相同或相似部分，并且其中：
图1是根据本公开的一个或多个方面的科里奥利振动陀螺仪系统的框图；
图2是根据本公开的一个或多个方面的用于计算科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率的示例性流程图；
图3是根据本公开的一个或多个方面的用于计算科里奥利振动陀螺仪的修正项的示例性流程图；并且
图4是根据本公开的一个或多个方面的宇宙飞船的示意性例图。
具体实施方式
在下列描述中，阐述了多个具体细节，以提供对公开构思的全面理解，在无这些具体细节中的一些或全部的情况下，本公开的构思切实可行。在其他实例中，已经省去了已知设备和/或过程的细节，以避免本公开变得不必要地模糊。尽管结合具体实施例描述了一些构思，然而，应当理解的是，这些实施例并不旨在进行限制。
此处，对“一个实施例”或“一个方面”的参考是指至少一种实现方式中包括了结合该实施例或该方面所描述的一个或多个特征、结构、或特性。在本说明书中，各个地方出现的短句“一个实施例”或“一个方面”可以或不可以参考同一实施例或同一方面。
除非另有指示，否则，此处使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用作标签并且并不旨在对引用这些术语的各个项施加顺序、位置、或等级要求。而且，例如，“第二”项的引用并不需要或排除例如“第一”或标号更低项、和/或例如“第三”或标号更高项的存在。
参考图1，示出了科里奥利振动陀螺仪(CVG)系统100。本公开的方面提供了一种用于确定科里奥利振动陀螺仪的旋转速率的系统，其中，CVG的标度因数(scale factor)遭到破坏或产生陀螺仪漂移，从而解决了上述所述常规陀螺仪校准方法的缺陷。一方面，CVG系统100包括耦接至CVG支撑件105的科里奥利振动陀螺仪101、电压输入供应源102、电压检测器103、以及控制器104。一方面，CVG 101是半球状的谐振器陀螺仪。然而，在其他方面，CVG101包括音叉陀螺仪、圆柱形振动陀螺仪、微电机(MEM)陀螺仪、压电式陀螺仪、或任何合适的科里奥利振动陀螺仪、或基于科里奥利效应的原理操作的固态陀螺仪。
一方面，电压输入供应源102连接至CVG 101并且被配置为在第一偏置电压P0下将第一电压供给CVG 101并且在第二偏置电压P0’下将第二电压输入供给CVG 101，其中，第二偏置电压P0’不同于第一偏置电压P0。一方面，通过电压输入供应源102供应的第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’各自与CVG 101的不同相应的预定标度因数S0、S0’相关联。一方面，例如，P0’＝P0/S0’。
一方面，CVG 101被配置为响应第一偏置电压P0输出第一响应值V0(电压输出形式)并且响应第二偏置电压P0’输出第二响应值V0’(不同电压输出的形式)。一方面，通过电压检测器103检测由CVG 101输出的第一响应值V0和第二响应值V0’中的每个，电压检测器103与控制器104通信。一方面，电压检测器103是独立的传感器。然而，在其他方面，电压检测器103是控制器104的一部分(如图1中的虚线所示)。一方面，控制器104(结合电压检测器103)被配置为检测并且确定CVG 101由于第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’而分别产生的第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值。一方面，如通过控制器104(和电压检测器103)确定的，CVG 101由于第一偏置电压P0与第二偏置电压P0’而产生的第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值表示为CVG 101的电压输出从第一偏置电压P0下的第一响应值V0至第二偏置电压P0’下的第二响应值V0’的变化。对于CVG 101的公共电压输入，CVG 101的电压输出的这种变化提供了与第一响应值V0对应的第一标度因数S0和与第二响应值V0’对应的第二标度因数S0’。一方面，CVG 101对第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’的第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值是恒定的。
一方面，控制器104还被配置为根据第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值以及修正项C确定CVG 101的陀螺速率Ω。CVG 101的陀螺速率Ω是CVG 101的旋转速率并且与CVG 101在第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’下的标度因数S0、S0’无关。基于CVG 101在第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’下的第一响应值V0和第二响应值V0’以及初始输入速率，修正项C是预定的恒定值。
一方面，在CVG 101的操作过程中，CVG 101的偏压(例如，当输入惯性速率为零时，为非零陀螺速率Ω)以及第一标度因数S0和第二标度因数S0’由于多个因数而产生漂移，包括CVG 101的长期使用、温度或环境变化或其他因数。一方面，控制器104被配置为确定CVG101的陀螺速率Ω和修正项C，与施加给CVG 101的第一标度因数S0和第二标度因数S0’以及偏压的漂移无关。一方面，控制器104被配置为通过下面导出的模型确定陀螺速率和修正项C。
一方面，对于科里奥利振动陀螺仪的封闭式循环标度因数，考虑IEEE标准1431-2004模型，表示为：
EQ1：SV＝[ω+D][1+10-6εk]-1
其中，S是用于电压输出的标度因数(例如，标度因数S0和S0’)，V是以伏特为单位的电压输出(例如，第一响应值V0和第二响应值V0’)，D是漂移率(°/h)，εk是标度因数误差(ppm)并且ω是惯性输入(°/h)。
一方面，EQ1能够概括为：
EQ 2：V＝Ω+Df
其中，Df表示CVG 101响应例如预定的偏置电压P在例如预定的电压输出V下的仪器偏压。一方面，EQ2类似于用于机械陀螺仪的模型：
EQ3：T＝H*Ω+Df
其中，T表示扭矩。
如上所述，一方面，当对CVG 101施加第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’时，CVG101对第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’产生的第一响应值V0和第二响应值V0’基于EQ2能够表示为两个不同的等式EQ4和EQ5。
EQ4：Vo＝Ω+Df
EQ5：V0′＝Ω+Df
其中，Df表示CVG 101响应第一偏置电压P0在第一响应值V0下的仪器偏压，并且表示响应第二偏置电压P0’在第二响应值V0’下的仪器偏压，并且其中，修正项C可被定义为：
如EQ6中描述的，修正项C是恒值，即，经过现场或工厂校准。当针对陀螺速率Ω、给定EQ6一起求解EQ4和EQ5时，导出等式EQ7和EQ8，从而能够使控制器104确定CVG 101的陀螺速率Ω：
EQ7：Ω＝(V0-V0′-C)/2
其中，(V0-V0′-C)除以2，得出一半标度因数变化。
EQ7更为一般的形式可以表达成EQ8：
EQ8：
其中，标度因数的变化是恒值，并且其中，S0是第一标度因数且S0’是第二标度因数，V0是第一偏置电压P0下的第一响应值，V0’是第二偏置电压P0’下的第二响应值，并且C是修正项。一方面，CVG 101对第一偏置电压P和第二偏置电压P0’的第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值是恒值。一方面，通过应用EQ8，给定了CVG 101对第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’的第一响应值V0和第二响应值V0’并且给定了第一标度因数S0和第二标度因数S0'，控制器104能够确定CVG 101的陀螺速率Ω，而与第一标度因数S0的校准和第二标度因数S0’的校准无关，其中，CVG 101的时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数S0和第二标度因数S0’相等地偏移。
一方面，仅出于示例性之目的提供下列实施例，以示出能够不依赖于第一标度因数S0的校准和第二标度因数S0’的校准以及CVG 101的时间依赖性仪器偏压获得陀螺速率Ω。下面提供的所有标号和数字仅出于示例性之目的。
假设针对给定输入陀螺速率Ω，存在第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’，其中，并且第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’分别具有例如1/>第一标度因数S0和例如0.4/>的第二标度因数S0’，其中，例如，输入陀螺速率Ω是160/>(即，CVG 101的预期脉冲速率输出或输出陀螺速率Ω’)，例如，P0是160/1并且例如，P0’是160/0.4。因此，P0*S0＝160并且P0’*S0’＝160。如果第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’乘以其相应的标度因数S0、S0’，则对于两者而言，预期陀螺速率Ω皆为160/>
P0*S0＝(160/1)*1＝160
P0’*S0’＝(160/0.4)*0.4＝160
如果将时间依赖性仪器偏压B0和B0’引入计算中，则与第一响应值V0和第二响应值V0’分别对应的测量电压输出M1、M2将不再等于160。
给定示例性的第一仪器偏压B0＝5和示例性的第二仪器偏压B0’＝3
M1＝(P0+B0)*S0＝165
M2＝(P0’+B0’)*S0’＝161.2
如上所述，已知EQ4和EQ5并且给定EQ6，第一电压响应值V0和第二电压响应值V0’可以表示为：
V0＝P0+B0＝165
V0’＝P0’+B0’＝403
通过将第一电压响应值V0和第二电压响应值V0’应用于EQ6，能够导出修正项C。
C＝B0-B0’＝2
通过应用第一电压响应值V0和第二电压响应值V0’的示例性值以及标度因数S0、S0’及修正项，通过控制器104能够确定输出陀螺速率Ω’：
或者：
因此，输出陀螺速率Ω’与输入陀螺速率Ω相同并且从EQ8中能够确定，而与第一标度因数S0的校准、第二标度因数S0’的校准、以及CVG 101的时间依赖性仪器偏压(例如，B0、B0’)无关。
另一方面，仅出于下列示例性之目的提供另一实施例。以下提供的所有标号和数字仅出于下列示例性之目的。
假设对于给定输入陀螺速率为Ω为100存在第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’，其中，/>并且第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’分别具有例如1.5的第一标度因数S0和例如3/>钓第二标度因数S0’，例如，P0是100/1.5(或约66.667)，并且例如，P0’是100/3(或约33.333)。如上所述，如果第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’乘以其相应的标度因数S0、S0’，则对于两者而言，预期的陀螺速率Ω为100/>
当提供示例性的第一仪器偏压和第二仪器偏压时，诸如，对于第一偏置电压P0，提供9的偏压B0，并且对于第二偏置电压P0’，引入偏压B0’，我们能够将第一电压响应值V0和第二电压响应值V0’计算为：
V0＝P0+B0＝66.667+0.9＝67.567
V0’＝P0’+B0’＝33.333+1.1＝34.433
通过将第一电压响应值V0和第二电压响应值V0’应用于EQ6，能够导出修正项C。
C＝B0-B0’＝0.9-1.1＝-0.2
通过应用第一电压响应值V0和第二电压响应值V0’、标度因数S0、S0’、以及修正项的示例性值，控制器104能够确定输出陀螺速率Ω’：
或者：
再次，输出陀螺速率Ω’与输入陀螺速率Ω相同，并且从EQ8中能够确定，而与第一标度因数S0的校准、第二标度因数S0’的校准、以及CVG 101的时间依赖性仪器偏压(例如，B0、B0’)无关。
现参考图2，示出了一种用于确定陀螺速率Ω的方法。在框201，在第一偏置电压下，通过电压输入供应源102将第一电压输入施加给CVG 101。在框202，在第二偏置电压下，通过电压输入供应源102将第二电压输入施加给CVG 101。如之前描述的，第一电压输入与第二电压输入彼此不同。
在框203，控制器104(和电压检测器103)被配置为检测CVG 101对第一偏置电压P0和第二偏置电压P0’的第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值。一方面，将CVG 101的响应差值表示为CVG 101的电压输出从第一偏置电压P0下的第一电压输出(例如，第一响应值V0)至第二偏置电压P0’下的第二电压输出(例如，第二响应值V0’)的变化，即，对于CVG 101的公共电压输入，提供与第一响应值V0对应的第一标度因数S0和与第二响应值V0’对应的第二标度因数S0’。一方面，CVG 101对第一偏置电压与第二偏置电压的响应的差值是恒定的。在框204，控制器被配置为使用以上设置EQ1根据第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值及修正项C确定CVG 101的陀螺速率Ω。一方面，CVG 101响应第一偏置电压P0的第一响应值V0与响应第二偏置电压P0’的第二响应值V0’，以及修正项C表示响应于第一响应值V0和第二响应值V0’的时间依赖性仪器偏压的差。进一步地，一方面，不依赖于CVG 101的标度因数确定陀螺速率Ω。一方面，控制器104进一步根据第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值及修正项C确定CVG 101的陀螺速率，而与第一标度因数S0的校准和第二标度因数S0’的校准无关，其中，时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数S0和第二标度因数S0’相等偏移。
现参考图3，示出了一种用于确定修正项C的方法。在框301，控制器104确定CVG101在第一偏置电压P0下的第一电压输入的标度因数S0和在第二偏置电压P0’下的第二电压输入的标度因数S0’。一方面，这对于控制器104而言为已知或预计算的。在框302，电压输入供应源102在第一偏置电压P0下将第一电压输入提供给CVG 101。控制器104和电压检测器103检测CVG 101响应于第一电压输入的第一响应值V0。
在框303，电压输入供应源102在第二偏置电压P0’下将第二电压输入提供给CVG101。控制器104和电压检测器103检测CVG 101响应于第二电压输入的第二响应值V0’。在框304，控制器使用第一响应值V0与第二响应值V0’之间的差值、针对第一电压输入和第二电压输入计算的标度因数S0、S0’、CVG 101的陀螺速率Ω确定修正项C，修正项C表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差值的函数。如下导出用于计算修正项C的模型。一方面，控制器104基于上述确定的EQ1确定修正项C。可以将EQ1改写成EQ8，即，修正项C表达成：
通过控制器104确定陀螺速率Ω，而与第一标度因数S0的校准和第二标度因数S0’的校准无关，其中，时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数S0和第二标度因数S0’相同偏移。因为陀螺速率Ω与第一标度因数S0的校准和第二标度因数S0’的校准无关，所以独立于遭破坏的第一标度因数和遭破坏的第二标度因数确定CVG 101的漂移。
如图1和图4中所示，一方面，CVG系统100被整合到交通工具10中(下面更为详细地描述)，以沿着预定的路径或行进轨迹引导交通工具10。一方面，CVG系统100是交通工具10的导航系统15的一部分。此处，交通工具10被配置为使用导航系统15和CVG系统100以将交通工具10从第一位置导航至第二位置。尽管出于示例性之目的，将交通工具10表示为宇宙飞船，然而，在其他方面，交通工具10还可以是海事船、自动交通工具、两栖交通工具或任何其他合适的交通工具。在又一些方面，交通工具10还可包括诸如远程控制直升机等用户电子交通工具或诸如自和自平衡交通工具等自主或半自主交通工具。一方面，导航系统15可以是陀螺仪，但在其他方面，导航系统15包括CVG系统100作为较大导航系统(例如，全球定位系统导航系统)的部件。一方面，如图4所示，交通工具10还包括宇宙飞船控制器401、推进系统402、控制表面403、以及例如向CVG系统100的电压输入供应源102提供电力的电源404。一方面，控制器104是用于导航系统15的控制器的一部分或用于交通工具10的宇宙飞船控制器401的一部分。在又一些方面，控制器104与用于导航系统15的控制器或用于交通工具10的宇宙飞船控制器401通信。一方面，导航系统15和CVG系统100与宇宙飞船控制器401通信，进而宇宙飞船控制器401与推进系统402和控制表面403通信。一方面，宇宙飞船控制器401被配置为使用来自导航系统15和CVG系统100的反馈控制推进系统402和控制表面403的操作，以控制交通工具10在飞行时的轨迹。在其他方面，宇宙飞船控制器401还被配置为在飞行过程中将来自控制表面403和推进系统402的反馈提供给导航系统15和CVG系统100，以提供对行程的修正或调整。在又一些方面，此处描述的导航系统15和CVG系统100是宇宙飞船控制器401的一部分(以虚线示出)并且与推进系统402和/或控制表面403直接通信。在又一些方面，导航系统15和CVG系统100与推进系统和/或控制表面403直接通信。可以包括任意数目的其他系统。本发明的原理可以应用于其他工业，包括例如个人电子设备(全球定位系统接收器或智能手机)。
根据本公开的一个或多个方面，提供以下：
A1.一种方法，包括：
在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；
在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；
检测科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值；并且
根据响应差值与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
A2.根据权项A1所述的方法，其中，科里奥利振动陀螺仪响应第一偏置电压输出第一响应值并且响应第二偏置电压输出第二响应值，并且修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差。
A3.根据权项A1所述的方法，其中，不依赖于科里奥利振动陀螺仪的标度因数确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
A4.根据权项A1所述的方法，其中，基于科里奥利振动陀螺仪在第一偏置电压和第二偏置电压下的初始电压输出和初始输入速率，修正项是预定的恒定值。
A5.根据权项A1所述的方法，其中，对于科里奥利振动陀螺仪的公共电压输入，科里奥利振动陀螺仪的电压输出从第一偏置电压下的第一响应值至第二偏置电压下的第二响应值的变化提供了与第一响应值对应的第一标度因数和与第二响应值对应的第二标度因数。
A6.根据权项A5所述的方法，其中，从下列等式确定陀螺速率(Ω)：
其中，S0是第一标度因数并且S0’是第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，V0是第一偏置电压下的第一响应值，V0’是第二偏置电压下的第二响应值，并且C是修正项。
A7.根据权项A6所述的方法，其中，科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值是恒定的。
A8.根据权项A5所述的方法，进一步包括：继续根据响应差值与修正项来确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率，而不依赖于第一标度因数的校准和第二标度因数的校准。其中，时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数和第二标度因数相等地偏移。
A9.根据权项A1所述的方法，进一步包括：利用科里奥利振动陀螺仪将交通工具从第一位置导航至第二位置。
B1.一种导航系统，包括：
科里奥利振动陀螺仪；
电压输入供应源，被配置为：
在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；并且
在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；以及
控制器，控制器被配置为检测科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，并且根据响应差值与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
B2.根据权项B1所述的导航系统，其中，科里奥利振动陀螺仪响应第一偏置电压输出第一响应值并且响应第二偏置电压输出第二响应值，并且修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差。
B3.根据权项B1所述的导航系统，其中，控制器被配置为不依赖于科里奥利振动陀螺仪的标度因数确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
B4.根据权项B1所述的导航系统，其中，基于科里奥利振动陀螺仪在第一偏置电压和第二偏置电压下的初始电压输出和初始输入速率，修正项是预定的恒定值。
B5.根据权项B1所述的导航系统，其中，对于科里奥利振动陀螺仪的公共电压输入，科里奥利振动陀螺仪的电压输出从第一偏置电压下的第一响应值至第二偏置电压下的第二响应值的变化提供了与第一响应值对应的第一标度因数和与第二响应值对应的第二标度因数。
B6.根据权项B5所述的导航系统，其中，从下列等式确定陀螺速率(Ω)：
其中，S0是第一标度因数并且S0’是第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，V0是第一偏置电压下的第一响应值，V0’是第二偏置电压下的第二响应值，并且C是修正项。
B7.根据权项B6所述的导航系统，其中，科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值是恒定的。
B8.根据权项B5所述的导航系统，其中，控制器被配置为继续根据响应的差值和修正项来确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率，而不依赖于第一标度因数的校准和第二标度因数的校准，其中，时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数和第二标度因数相等地偏移。
B9.根据权项B1所述的导航，其中，控制器被配置为利用科里奥利振动陀螺仪将交通工具从第一位置导航至第二位置。
C1.一种交通工具，包括：
导航系统，包括：
科里奥利振动陀螺仪；
电压输入供应源，被配置为：
在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；并且
在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；
控制器，控制器被配置为检测科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，并且根据响应差值与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
C2.根据权项C1所述的交通工具，其中，科里奥利振动陀螺仪响应第一偏置电压输出第一响应值并且响应第二偏置电压输出第二响应值，并且修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差。
C3.根据权项C1所述的交通工具，其中，控制器被配置为不依赖于科里奥利振动陀螺仪的标度因数确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
C4.根据权项C1所述的交通工具，其中，基于科里奥利振动陀螺仪在第一偏置电压和第二偏置电压下的初始电压输出和初始输入速率，修正项是预定的恒定值。
C5.根据权项C1所述的交通工具，其中，对于科里奥利振动陀螺仪的公共电压输入，科里奥利振动陀螺仪的电压输出从第一偏置电压下的第一响应值至第二偏置电压下的第二响应值的变化提供了与第一响应值对应的第一标度因数和与第二响应值对应的第二标度因数。
C6.根据权项C5所述的交通工具，其中，从下列等式确定陀螺速率(Ω)：
其中，S0是第一标度因数并且S0’是第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，V0是第一偏置电压下的第一响应值，V0’是第二偏置电压下的第二响应值，并且C是修正项。
C7.根据权项C6所述的交通工具，其中，科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值是恒定的。
C8.根据权项C5所述的交通工具，其中，控制器被配置为继续根据响应差值和修正项来确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率，而不依赖于第一标度因数的校准和第二标度因数的校准，其中，时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数和第二标度因数相等地偏移。
C9.根据权项C1所述的交通工具，其中，控制器被配置为利用科里奥利振动陀螺仪将交通工具从第一位置导航至第二位置。
D1.一种系统，包括：
科里奥利振动陀螺仪；
电压输入供应源，被配置为：
在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；并且
在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；以及
控制器，控制器被配置为检测科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，并且根据响应差值与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
D2.根据权项D1所述的系统，其中，科里奥利振动陀螺仪响应第一偏置电压输出第一响应值并且响应第二偏置电压输出第二响应值，并且修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差。
D3.根据权项D1所述的系统，其中，控制器被配置为不依赖于科里奥利振动陀螺仪的标度因数确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
D4.根据权项D1所述的系统，其中，基于科里奥利振动陀螺仪在第一偏置电压和第二偏置电压下的初始电压输出和初始输入速率，修正项是预定的恒定值。
D5.根据权项D1所述的系统，其中，对于科里奥利振动陀螺仪的公共电压输入，科里奥利振动陀螺仪的电压输出从第一偏置电压下的第一响应值至第二偏置电压下的第二响应值的变化提供了与第一响应值对应的第一标度因数和与第二响应值对应的第二标度因数。
D6.根据权项D5所述的系统，其中，从下列等式中确定陀螺速率(Ω)：
其中，S0是第一标度因数并且S0’是第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，V0是第一偏置电压下的第一响应值，V0’是第二偏置电压下的第二响应值，并且C是修正项。
D7.根据权项D6所述的系统，其中，科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值是恒定的。
D8.根据权项D5所述的系统，其中，控制器被配置为继续根据响应差值和修正项来确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率，而不依赖于第一标度因数的校准和第二标度因数的校准，其中，时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数和第二标度因数相等地偏移。
D9.根据权项D1所述的系统，其中，控制器被配置为利用科里奥利振动陀螺仪将交通工具从第一位置导航至第二位置。
E1.一种方法，包括：
确定科里奥利振动陀螺仪针对第一偏置电压下的第一电压输入的标度因数和针对第二偏置电压下的第二电压输入的标度因数；
在第一偏置电压下将第一电压输入提供给科里奥利振动陀螺仪并且检测科里奥利振动陀螺仪的第一响应值；
在第二偏置电压下将第二电压输入提供给科里奥利振动陀螺仪并且检测科里奥利振动陀螺仪的第二响应值；并且
使用第一响应值与第二响应值之间的差值、第一电压输入和第二电压输入的标度因数、以及科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率确定修正项，修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差值的函数。
E2.根据权项E5所述的方法，其中，从下列等式确定修正项(C)：
其中，S0是与第一响应值对应的第一标度因数并且S0’是与第二响应值对应的第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，V0是在第一偏置电压下的第一响应值，V0’是在第二偏置电压下的第二响应值，并且C是修正项。
进一步地，本公开包括根据下列项的实施方式：
第1项.一种方法，包括：
在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；
在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；
检测科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值；并且
根据响应差值与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
第2项.根据第1项所述的方法，其中，科里奥利振动陀螺仪响应第一偏置电压输出第一响应值并且响应第二偏置电压输出第二响应值，并且修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值与第二响应值下的差。
第3项.根据第1项和第2项中任一项所述的方法，其中，不依赖于科里奥利振动陀螺仪的标度因数确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
第4项.根据第1项至第3项中任一项所述的方法，其中，基于科里奥利振动陀螺仪在第一偏置电压和第二偏置电压下的初始电压输出和初始输入速率，修正项是预定的恒定值。
第5项.根据第1项至第4项中任一项所述的方法，其中，对于科里奥利振动陀螺仪的公共电压输入，科里奥利振动陀螺仪的电压输出从第一偏置电压下的第一响应值至第二偏置电压下的第二响应值的变化提供了与第一响应值对应的第一标度因数和与第二响应值对应的第二标度因数。
第6项.根据第5项所述的方法，其中，从下列等式中确定陀螺速率(Ω)：
其中，S0是第一标度因数并且S0’是第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，V0是第一偏置电压下的第一响应值，V0’是第二偏置电压下的第二响应值，并且C是修正项。
第7项.根据第6项所述的方法，其中，科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值是恒定的。
第8项.根据第5项和第6项中任一项所述的方法，进一步包括：继续根据响应的差值与修正项来确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率，而不依赖于第一标度因数的校准和第二标度因数的校准。其中，时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数和第二标度因数相等地偏移。
第9项.根据第1项至第8项中任一项所述的方法，进一步包括：利用科里奥利振动陀螺仪将交通工具从第一位置导航至第二位置。
第10项.一种系统，包括：
科里奥利振动陀螺仪；
电压输入供应源，被配置为：
在第一偏置电压下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪；并且
在第二偏置电压下将第二电压输入供给科里奥利振动陀螺仪，第二偏置电压不同于第一偏置电压；以及
控制器，控制器被配置为检测科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，并且根据响应差值与修正项确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
第11项.根据第10项所述的系统，其中，科里奥利振动陀螺仪响应第一偏置电压输出第一响应值并且响应第二偏置电压输出第二响应值，并且修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差。
第12项.根据第10项和第11项中任一项所述的系统，其中，控制器被配置为不依赖于科里奥利振动陀螺仪的标度因数确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率。
第13项.根据第10项至第12项中任一项所述的系统，其中，基于科里奥利振动陀螺仪在第一偏置电压和第二偏置电压下的初始电压输出和初始输入速率，修正项是预定的恒定值。
第14项.根据第10项至第13项中任一项所述的系统，其中，对于科里奥利振动陀螺仪的公共电压输入，科里奥利振动陀螺仪的电压输出从第一偏置电压下的第一响应值至第二偏置电压下的第二响应值的变化提供了与第一响应值对应的第一标度因数和与第二响应值对应的第二标度因数。
第15项.根据第14项所述的系统，其中，从下列等式中确定陀螺速率(Ω)：
其中，S0是第一标度因数并且S0’是第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，V0是第一偏置电压下的第一响应值，V0’是第二偏置电压下的第二响应值，并且C是修正项。
第16项.根据第15项所述的系统，其中，科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值是恒定的。
第17项.根据第14项至第16项中任一项所述的系统，其中，控制器被配置为继续根据响应差值和修正项来确定科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率，而不依赖于第一标度因数的校准和第二标度因数的校准，其中，时间依赖性仪器偏压使得第一标度因数和第二标度因数相等地偏移。
第18项.根据第10项至第17项中任一项所述的系统，其中，控制器被配置为利用科里奥利振动陀螺仪将交通工具从第一位置导航至第二位置。
第19项.一种方法，包括：
确定科里奥利振动陀螺仪在第一偏置电压下的第一电压输入的标度因数和在第二偏置电压下的第二电压输入的标度因数；
在第一偏置电压下将第一电压输入提供给科里奥利振动陀螺仪并且检测科里奥利振动陀螺仪的第一响应值；
在第二偏置电压下将第二电压输入提供给科里奥利振动陀螺仪并且检测科里奥利振动陀螺仪的第二响应值；并且
使用第一响应值与第二响应值之间的差值、第一电压输入和第二电压输入的标度因数、以及科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率确定修正项，修正项表示时间依赖性仪器偏压在第一响应值和第二响应值下的差值的函数。
第20项.根据第19项所述的方法，其中，从下列等式中确定修正项(C)：
其中，S0是与第一响应值对应的第一标度因数并且S0’是与第二响应值对应的第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是科里奥利振动陀螺仪对第一偏置电压与第二偏置电压的响应差值，V0是在第一偏置电压下的第一响应值，V0’是在第二偏置电压下的第二响应值，并且C是修正项。
此处公开的系统和方法的不同实施例和方面包括各种部件、特征、以及功能。应当理解的是，此处公开的系统和方法的各种实施例和方面可以包括此处公开的系统和方法的任何其他实施例和方面的任何部件、特征、以及功能的任何组合，并且所有可能旨在在本公开的实质和范围内。
本公开所所属领域技术人员应当认识到，此处设定的本公开的多个变形及其他实施例对上述描述及相关联附图中呈现的教导具有益处。
因此，应当理解的是，本公开并不局限于所公开的具体实施方式并且变形及其他实施方式旨在包括在所附权利要求的范围内。而且，尽管上述描述及相关联的附图在元件和/或功能的特定示出性组合的上下文中描述了示例性的实施方式，然而，应认识到，在不背离所附权利要求的范围的情况下，通过可替代的实现方式可以提供元件和/或功能的不同组合。

Claims (15)

1.一种陀螺速率计算的方法，包括：
在第一偏置电压(P0)下将第一电压输入供给科里奥利振动陀螺仪(101)；
在第二偏置电压(P0’)下将第二电压输入供给所述科里奥利振动陀螺仪(101)，所述第二偏置电压(P0’)不同于所述第一偏置电压(P0)；
检测所述科里奥利振动陀螺仪(101)对所述第一偏置电压(P0)与所述第二偏置电压(P0’)的响应的差值；并且
根据所述响应的差值与修正项(C)相减，确定所述科里奥利振动陀螺仪(101)的陀螺速率(Ω)，
其中，所述科里奥利振动陀螺仪(101)响应于所述第一偏置电压(P0)输出第一响应值(V0)并且响应于所述第二偏置电压(P0’)输出第二响应值(V0’)，并且所述修正项(C)表示时间依赖性仪器偏压在所述第一响应值(V0)与所述第二响应值(V0’)下的差值的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，不依赖于所述科里奥利振动陀螺仪(101)的标度因数确定所述科里奥利振动陀螺仪(101)的所述陀螺速率(Ω)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述修正项(C)是基于所述科里奥利振动陀螺仪(101)在所述第一偏置电压(P0)和所述第二偏置电压(P0’)下的初始电压输出和初始输入速率的预定的恒定值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述科里奥利振动陀螺仪(101)的公共电压输入，所述科里奥利振动陀螺仪(101)的电压输出从所述第一偏置电压(P0)下的第一响应值至所述第二偏置电压(P0’)下的第二响应值的变化提供了与所述第一响应值对应的第一标度因数(S0)和与所述第二响应值对应的第二标度因数(S0’)，其中，从下列等式确定所述陀螺速率(Ω)：
其中，Ω是所述陀螺速率，S0是所述第一标度因数(S0)并且S0’是所述第二标度因数(S0’)，且(1/S0)-(1/S0’)是所述科里奥利振动陀螺仪(101)对所述第一偏置电压(P0)与所述第二偏置电压(P0’)的所述响应的差值，V0是所述第一偏置电压(P0)下的所述第一响应值，V0’是所述第二偏置电压(P0’)下的所述第二响应值，并且C是所述修正项(C)，并且其中，所述科里奥利振动陀螺仪(101)对所述第一偏置电压(P0)和所述第二偏置电压(P0’)的响应的所述差值是恒定的。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：继续根据所述响应的差值与所述修正项来确定所述科里奥利振动陀螺仪(101)的所述陀螺速率(Ω)，而不依赖于所述第一标度因数(S0)的校准和所述第二标度因数(S0’)的校准，其中，时间依赖性仪器偏压使得所述第一标度因数(S0)和所述第二标度因数(S0’)相等地偏移。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：利用所述科里奥利振动陀螺仪(101)将交通工具(10)从第一位置导航至第二位置。
7.一种陀螺速率计算的系统，包括：
科里奥利振动陀螺仪(101)；
电压输入供应源(102)，被配置为：
在第一偏置电压(P0)下将第一电压输入供给所述科里奥利振动陀螺仪(101)；并且
在第二偏置电压(P0’)下将第二电压输入供给所述科里奥利振动陀螺仪(101)，所述第二偏置电压(P0’)不同于所述第一偏置电压(P0)；以及
控制器(104)，所述控制器(104)被配置为检测所述科里奥利振动陀螺仪(101)对所述第一偏置电压(P0)的响应与所述第二偏置电压(P0’)的响应的差值，并且根据所述响应的差值与修正项(C)相减来确定所述科里奥利振动陀螺仪(101)的陀螺速率(Ω)，
其中，所述科里奥利振动陀螺仪(101)响应于所述第一偏置电压(P0)输出第一响应值(V0)并且响应于所述第二偏置电压(P0’)输出第二响应值，并且所述修正项(C)表示时间依赖性仪器偏压在所述第一响应值(V0)与所述第二响应值(V0’)下的差值的函数。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器(104)被配置为不依赖于所述科里奥利振动陀螺仪(101)的标度因数确定所述科里奥利振动陀螺仪(101)的所述陀螺速率(Ω)。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述修正项(C)是基于所述科里奥利振动陀螺仪(101)在所述第一偏置电压(P0)和所述第二偏置电压(P0’)下的初始电压输出和初始输入速率的预定的恒定值。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，对于所述科里奥利振动陀螺仪(101)的公共电压输入，所述科里奥利振动陀螺仪(101)的电压输出从所述第一偏置电压(P0)下的第一响应值至所述第二偏置电压(P0’)下的第二响应值的变化提供了与所述第一响应值对应的第一标度因数(S0)和与所述第二响应值对应的第二标度因数(S0’)。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，从下列等式确定所述陀螺速率(Ω)：
其中，Ω是所述陀螺速率，S0是所述第一标度因数(S0)并且S0’是所述第二标度因数(S0’)，且(1/S0)-(1/S0’)是所述科里奥利振动陀螺仪(101)对所述第一偏置电压(P0)与所述第二偏置电压(P0’)的所述响应的差值，V0是所述第一偏置电压(P0)下的所述第一响应值，V0’是所述第二偏置电压(P0’)下的所述第二响应值，并且C是所述修正项(C)，其中，所述科里奥利振动陀螺仪(101)对所述第一偏置电压(P0)与所述第二偏置电压(P0’)的所述响应的差值是恒定的。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器(104)被配置为继续根据所述响应的差值和所述修正项(C)确定所述科里奥利振动陀螺仪(101)的所述陀螺速率(Ω)，而不依赖于所述第一标度因数(S0)的校准和所述第二标度因数(S0’)的校准，其中，时间依赖性仪器偏压使得所述第一标度因数(S0)和所述第二标度因数(S0’)相等地偏移。
13.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器(104)被配置为利用所述科里奥利振动陀螺仪(101)将交通工具(10)从第一位置导航至第二位置。
14.一种校准科里奥利振动陀螺仪的方法，包括：
确定科里奥利振动陀螺仪在第一偏置电压下的第一电压输入的第一标度因数和在第二偏置电压下的第二电压输入的第二标度因数；
在所述第一偏置电压下将所述第一电压输入提供给所述科里奥利振动陀螺仪并且检测所述科里奥利振动陀螺仪的第一响应值；
在所述第二偏置电压下将所述第二电压输入提供给所述科里奥利振动陀螺仪并且检测所述科里奥利振动陀螺仪的第二响应值；并且
使用所述第一响应值与所述第二响应值之间的差值、所述第一电压输入的所述第一标度因数和所述第二电压输入的所述第二标度因数、以及所述科里奥利振动陀螺仪的陀螺速率确定修正项，所述修正项表示时间依赖性仪器偏压在所述第一响应值和所述第二响应值下的差值的函数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，从下列等式中确定所述修正项：
其中，S0是与所述第一响应值对应的所述第一标度因数并且S0’是与所述第二响应值对应的所述第二标度因数，且(1/S0)-(1/S0’)是所述科里奥利振动陀螺仪对所述第一偏置电压与所述第二偏置电压的响应差值，V0是在所述第一偏置电压下的所述第一响应值，V0’是在所述第二偏置电压下的所述第二响应值，并且C是所述修正项。
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