CN109357689B - 一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法 - Google Patents

一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法，包括以下步骤：⑴.将正交三轴光纤陀螺组件装配于特定工装夹具之上，夹具为正交三轴光纤陀螺组件提供特定角度倾斜，使三轴陀螺敏感轴与转台旋转轴夹角相同；⑵.将夹具安装于温箱内转台平面上，温箱温度以设定温度范围和变温速率产生温度梯度变化，转台以设定速率连续旋转；⑶.打开三轴陀螺组件电源，采集并保存三轴陀螺数据。本智力成果涉及一种三轴光纤陀螺标度因数正交建模补偿方法，可同时完成正交安置的三轴光纤陀螺标度因数建模补偿。该成果具有一定创新性，适合推广应用。

Description

一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法
技术领域
本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其是一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法。
背景技术
光纤陀螺是以光学SAGNAC效应为基础的新一代光纤角速度传感器，经过30多年的发展，制约光纤陀螺发展的各种关键问题得到逐步解决，光纤陀螺性能不断提高。光纤陀螺以其全固态、无转动部件和摩擦部件、寿命长、动态范围大、瞬时启动、结构简单、尺寸小、重量轻等优点，开始逐步取代传统机械陀螺。
陀螺是定位导航设备的核心，陀螺的性能、尺寸和成本决定了整个设备的性能、尺寸和成本，小型化低成本的高精度光纤陀螺成为技术发展新方向。要保证光纤陀螺的性能，光纤环圈尺寸不能太小，因此实现小型化和低成本设计，往往采用系统陀螺一体化设计，打破设备、陀螺之间的物理形态界限，二者采用一体化的支撑结构，整体压缩设备的体积和重量，同时陀螺采用三轴形式以共享高价值光路器件，达到设备的小型化、轻型化和低成本化目的。
光纤陀螺仪的标度因数是陀螺输出数字量与敏感轴方向感知的角速率之比，准确的陀螺标度因数值才能准确测定载体角速率。一般，随着温度变化，光纤陀螺标度因数存在不同程度的变化。在工程应用之前，光纤陀螺必须进行标度因数温度建模补偿。
上述形式的三轴光纤陀螺没有独立的结构支撑，且为满足系统应用，陀螺的敏感轴往往互为正交排布。通常情况下，正交排布的三个陀螺，标度因数建模补偿需要顺序改变方位，以使某一个陀螺敏感轴与转台旋转轴向一致，施加温度和转动激励，获得标度因数与温度的关系，遍历三个陀螺需三次相同操作，无法一次同时完成三个正交陀螺标度建模补偿。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法，采用本方法可同时完成正交安置的三轴光纤陀螺标度因数建模补偿。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴.将正交三轴光纤陀螺组件装配于特定工装夹具之上，夹具为正交三轴光纤陀螺组件提供特定角度倾斜，使三轴陀螺敏感轴与转台旋转轴夹角相同；
⑵.将夹具安装于温箱内转台平面上，温箱温度以设定温度范围和变温速率产生温度梯度变化，转台以设定速率连续旋转；
⑶.打开三轴陀螺组件电源，采集并保存三轴陀螺数据。
而且，在步骤⑴中，三轴陀螺敏感轴与转台旋转轴夹角均为54.7°。
而且，步骤⑴所述的特定工装夹具由底板、支撑板和斜板组成，底板提供转台安装面，支撑板用于联接底板与斜板，并使斜板与底板成54.7°夹角，斜板提供三轴光纤陀螺组件安装面。
而且，步骤⑵所述温箱的温度范围为-40℃至60℃周期变化，变温速率为1℃/min。
而且，步骤⑵所述转台的设定速率需远大于变温所致的陀螺误差速率，例如30°/s、40°/s、50°/s或其他速率。
本发明的优点和积极效果是：
本发明是将正交安置的三轴光纤陀螺组件安装于工装夹具之上，夹具底面与转台固联，夹具为正交三轴光纤陀螺组件提供特定角度倾斜，使三个陀螺敏感轴方向与转台旋转轴向夹角相等，均为约54.7°。当转台旋转时，三个正交陀螺均能感知旋转分量。转台按某一设定速度连续旋转，过程中施加温度变化，三个正交安置的陀螺标度因数与温度的关系同时获得。
本智力成果为解决正交排布的三轴光纤陀螺标度因数建模补偿效率低问题，提出一种三轴光纤陀螺标度因数正交建模补偿方法，一次操作同时完成正交方向三个陀螺的标度因数建模补偿。
附图说明
图1是三轴光纤陀螺标度因数正交建模补偿工装夹具安装示意图；
其中，a是主视图；b是仰视图；c是俯视图；d是右视图；e是左视图；
图2是陀螺输出/温度-时间曲线图；
图3是陀螺输出-温度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法，其具体步骤为：
如图1所示，将正交三轴光纤陀螺组件装配于特定工装夹具之上，特定工装夹具由底板3、支撑板2和斜板4组成，底板提供转台安装面，支撑板用于联接底板与斜板，并使斜板与底板成54.7°夹角，斜板提供三轴光纤陀螺组件安装面。三轴光纤陀螺组件1与特定工装夹具采用螺栓联接方式。夹具为正交三轴光纤陀螺组件提供特定角度倾斜，使三轴陀螺敏感轴与转台旋转轴夹角相同，均为约54.7°，将夹具安装于温箱内转台平面上，即：夹具底面与转台固联。温箱温度以设定温度范围和变温速率产生温度梯度变化，例如以-40℃至60℃周期变化，变温速率为1℃/min。转台以设定速率连续旋转，转台的设定速率需远大于变温所致的陀螺误差速率，例如30°/s、40°/s、50°/s或其他速率。打开三轴陀螺组件电源，采集并保存三轴陀螺数据。
图2为正交安置的三轴光纤陀螺其中一轴的输出，可见倾斜安装的陀螺能够感知转台转动分量，在恒定转速下，陀螺输出与温度变化具有强相关性。图3为陀螺输出与温度关系，基于此关系进行陀螺标度因数补偿。
可见采用本智力成果提出的三轴光纤陀螺标度因数正交建模补偿方法，能够便捷地同步完成正交三轴光纤陀螺标度因数建模补偿。

Claims (3)

1.一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴.将正交三轴光纤陀螺组件装配于特定工装夹具之上，夹具为正交三轴光纤陀螺组件提供特定角度倾斜，使三轴陀螺敏感轴与转台旋转轴夹角相同；
⑵.将夹具安装于温箱内转台平面上，温箱温度以设定温度范围和变温速率产生温度梯度变化，转台以设定速率连续旋转；
⑶.打开三轴陀螺组件电源，采集并保存三轴陀螺数据；
在步骤⑴中，三轴陀螺敏感轴与转台旋转轴夹角均为54.7°；
步骤⑴所述的特定工装夹具由底板、支撑板和斜板组成，底板提供转台安装面，支撑板用于联接底板与斜板，并使斜板与底板成54.7°夹角，斜板提供三轴光纤陀螺组件安装面。
2.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法，其特征在于：步骤⑵所述温箱的温度范围为-40℃至60℃周期变化，变温速率为1℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺仪标度因数正交建模补偿方法，其特征在于：步骤⑵所述转台的设定速率需远大于变温所致的陀螺误差速率。
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