CN114858191A - 一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法 - Google Patents

一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法 Download PDF

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CN114858191A CN202210782552.7A CN202210782552A CN114858191A CN 114858191 A CN114858191 A CN 114858191A CN 202210782552 A CN202210782552 A CN 202210782552A CN 114858191 A CN114858191 A CN 114858191A
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Abstract

本发明涉及陀螺技术领域，尤其涉及一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法，包括如下过程：将陀螺固定在转台上，使陀螺输入轴与转台角度输入轴重合，并用力反馈模式控制振型在0°；稳定后断开力反馈模式，陀螺进入全角模式；对陀螺检测电极的增益及安装偏差进行标定；对标定出的检测电极的增益及安装偏差进行补偿。本发明提供的方法通过对转台转动角度及速度的改变，得到两组数据，计算模块根据两组数据通过一系列计算得到
Figure 27075DEST_PATH_IMAGE002
及

Description

一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法
技术领域
本发明涉及陀螺技术领域，尤其涉及一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法。
背景技术
半球谐振陀螺是一种基于哥氏效应敏感外界角速度的振动陀螺仪。半球谐振陀螺 的成本、尺寸、质量和功耗比（C-SWaP）与当今惯导系统的发展方向契合。半球谐振陀螺的精 度受到很多因素的影响，如表头工艺缺陷、陀螺电极与线路相关误差。谐振子振动驻波受到 哥氏效应的影响在谐振子周向进动，对于使用离散检测电极的半球谐振陀螺需要检测驻波 主波在该电极位置处的分量连续地合成出驻波的位置。则检测电极的增益、安装偏差会直 接影响计算驻波的相关信息。如果不对检测电极的增益误差
Figure 963482DEST_PATH_IMAGE002
以及电极位置安装偏差
Figure 336694DEST_PATH_IMAGE004
进行标定补偿，将会对半球谐振陀螺的精度产生影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方 法，通过对转台转动角度及速度的改变，得到两组数据，计算模块根据两组数据通过一系列 计算得到
Figure 528641DEST_PATH_IMAGE004
及
Figure 874172DEST_PATH_IMAGE002
，并将此值补偿到检测电极，可以消除检测电极的增益及安装偏差 对计算驻波的影响，保证陀螺的精度。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法，其包括如下步骤：
S1: 将陀螺固定在转台上，使陀螺输入轴与转台角度输入轴重合，并用力反馈模式控制振型在0°；
S2:稳定后断开力反馈模式，陀螺进入全角模式；
S3:转台以速度
Figure DEST_PATH_IMAGE005
转动
Figure DEST_PATH_IMAGE007
度，记录所用时间
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，转动结束后的实际检测振 型角为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，重复步骤S1、S2后，转台以速度
Figure 886515DEST_PATH_IMAGE012
转动
Figure DEST_PATH_IMAGE013
度，记录所用时间
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，转动结 束后的实际检测振型角为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，计算模块根据式（1）计算出
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，然后再将计算出的结果代 入式（2）得到
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure 340499DEST_PATH_IMAGE021
（1）
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
（2）
S4:重复S1，S2，转台以速度
Figure 867295DEST_PATH_IMAGE005
转动
Figure DEST_PATH_IMAGE024
度，记录所用时间
Figure 67332DEST_PATH_IMAGE025
，转动结束后 的实际检测振型角
Figure 857433DEST_PATH_IMAGE027
，重复步骤S1、S2后，转台以速度
Figure 142921DEST_PATH_IMAGE012
转动
Figure 676671DEST_PATH_IMAGE024
度，记录所用时 间
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，转动结束后的实际检测振型角为
Figure 530882DEST_PATH_IMAGE029
，计算模块根据式（3）计算出
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，然后再将计 算出的结果代入式（4）得到
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 554201DEST_PATH_IMAGE033
（3）
Figure DEST_PATH_IMAGE034
（4）
S5:计算模块将计算出的
Figure 592565DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure DEST_PATH_IMAGE036
代入式（5），（6），（7）求出
Figure 195584DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure DEST_PATH_IMAGE037
（5）
Figure 901372DEST_PATH_IMAGE038
（6）
Figure DEST_PATH_IMAGE039
（7）
S6: 计算模块 再将计算出的
Figure 298855DEST_PATH_IMAGE004
代入式（8）得到
Figure 558935DEST_PATH_IMAGE040
；
Figure DEST_PATH_IMAGE041
（8）
S7: 计算模块将计算出的
Figure 700067DEST_PATH_IMAGE004
及
Figure 997712DEST_PATH_IMAGE040
反馈给上位机，上位机通过信号处理模块 将
Figure 34938DEST_PATH_IMAGE042
及
Figure DEST_PATH_IMAGE043
补偿给检测电极；
其中式（1）—式（8）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
表示进动系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
表示地球自转角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
表示陀螺 漂移在
Figure DEST_PATH_IMAGE051
时间内积分造成的误差驻波振型进动角，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
表示转台在
Figure 969265DEST_PATH_IMAGE009
时间内转动
Figure 648508DEST_PATH_IMAGE053
度造成的误差驻波振型进动角，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
表示转台在
Figure 63308DEST_PATH_IMAGE025
时间内转动
Figure 68174DEST_PATH_IMAGE055
度 造成的误差驻波振型进动角，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
表示转台同一转动角度下陀螺漂移在
Figure 848653DEST_PATH_IMAGE051
时间内积分造 成的误差驻波振型进动角之差，
Figure 66007DEST_PATH_IMAGE018
表示转台转动
Figure 69735DEST_PATH_IMAGE057
角度时，转动时间分别为
Figure 448764DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 905153DEST_PATH_IMAGE015
时造成的误差驻波振型进动角之差，
Figure 660620DEST_PATH_IMAGE030
表示转台转动角度
Figure 518854DEST_PATH_IMAGE024
时，转动时间 分别为
Figure 334364DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 278049DEST_PATH_IMAGE028
时造成的误差驻波振型进动角之差，
Figure 571627DEST_PATH_IMAGE004
表示电极位置安装偏差，
Figure 284368DEST_PATH_IMAGE040
表 示相对电极增益误差。
进一步，S7中，补偿后的信号与补偿前的信号关系为式（9）
Figure DEST_PATH_IMAGE058
Figure DEST_PATH_IMAGE059
（9）
其中
Figure 333095DEST_PATH_IMAGE061
表示补偿后的检测
Figure DEST_PATH_IMAGE063
电极采集到的信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE065
表示补偿后的检测
Figure 94903DEST_PATH_IMAGE067
电极采 集到的信号，
Figure 192172DEST_PATH_IMAGE069
表示补偿前的检测
Figure 759419DEST_PATH_IMAGE063
电极采集到的信号，
Figure 916731DEST_PATH_IMAGE071
表示补偿前的检测
Figure 100588DEST_PATH_IMAGE067
电极采 集到的信号。
发明的有益效果
本发明提供的一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法，具有如下优点：通 过对转台转动角度及速度的改变，得到两组数据，计算模块根据两组数据通过一系列计算 得到
Figure 267127DEST_PATH_IMAGE004
及
Figure 954460DEST_PATH_IMAGE002
，并将此值补偿到检测电极，可以消除检测电极的增益及安装偏差对计 算驻波的影响，保证陀螺的精度。
具体实施方式
一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法，其包括如下步骤：
S1: 将陀螺固定在转台上，使陀螺输入轴与转台角度输入轴重合，并用力反馈模式控制振型在0°；
S2:稳定后断开力反馈模式，陀螺进入全角模式；
S3:转台以速度
Figure 813832DEST_PATH_IMAGE005
转动
Figure DEST_PATH_IMAGE072
度，记录所用时间
Figure 484984DEST_PATH_IMAGE009
，转动结束后的实际检测振 型角为
Figure 189635DEST_PATH_IMAGE011
，重复步骤S1、S2后，转台以速度
Figure 997054DEST_PATH_IMAGE012
转动
Figure 764678DEST_PATH_IMAGE073
度，记录所用时间
Figure 391968DEST_PATH_IMAGE015
，转动结 束后的实际检测振型角为
Figure 369151DEST_PATH_IMAGE017
，计算模块根据式（1）计算出
Figure 31077DEST_PATH_IMAGE018
，然后再将计算出的结果 代入式（2）得到
Figure DEST_PATH_IMAGE074
；
Figure 232251DEST_PATH_IMAGE075
（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE076
（2）
S4:重复S1，S2，转台以速度
Figure 143575DEST_PATH_IMAGE005
转动
Figure DEST_PATH_IMAGE077
度，记录所用时间
Figure 721187DEST_PATH_IMAGE025
，转动结束后的 实际检测振型角
Figure 237619DEST_PATH_IMAGE027
，重复步骤S1、S2后，转台以速度
Figure 812957DEST_PATH_IMAGE012
转动
Figure 414840DEST_PATH_IMAGE055
度，记录所用时间
Figure 999405DEST_PATH_IMAGE028
，转动结束后的实际检测振型角为
Figure 638852DEST_PATH_IMAGE029
，计算模块根据式（3）计算出
Figure 650670DEST_PATH_IMAGE030
，然后再将计 算出的结果代入式（4）得到
Figure DEST_PATH_IMAGE078
；
Figure 271008DEST_PATH_IMAGE079
（3）
Figure DEST_PATH_IMAGE080
（4）
S5:计算模块将计算出的
Figure 190422DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 415867DEST_PATH_IMAGE078
代入式（5），（6），（7）求出
Figure 598587DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure DEST_PATH_IMAGE081
（5）
Figure 706220DEST_PATH_IMAGE082
（6）
Figure DEST_PATH_IMAGE083
（7）
S6: 计算模块 再将计算出的
Figure 163746DEST_PATH_IMAGE004
代入式（8）得到
Figure 243698DEST_PATH_IMAGE040
；
Figure DEST_PATH_IMAGE084
（8）
S7: 计算模块将计算出的
Figure 394056DEST_PATH_IMAGE004
及
Figure 714617DEST_PATH_IMAGE040
反馈给上位机，上位机通过信号处理模块 将
Figure 179097DEST_PATH_IMAGE042
及
Figure 379134DEST_PATH_IMAGE043
补偿给检测电极；
其中式（1）—式（8）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE085
表示进动系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE086
表示地球自转角速度，
Figure 497131DEST_PATH_IMAGE049
表示陀螺 漂移在
Figure DEST_PATH_IMAGE087
时间内积分造成的误差驻波振型进动角，
Figure 48199DEST_PATH_IMAGE052
表示转台在
Figure 316369DEST_PATH_IMAGE009
时间内转动
Figure DEST_PATH_IMAGE088
度造成的误差驻波振型进动角，
Figure 902071DEST_PATH_IMAGE054
表示转台在
Figure 863074DEST_PATH_IMAGE025
时间内转动
Figure DEST_PATH_IMAGE089
度 造成的误差驻波振型进动角，
Figure 901437DEST_PATH_IMAGE056
表示转台同一转动角度下陀螺漂移在
Figure DEST_PATH_IMAGE090
时间内积分造 成的误差驻波振型进动角之差，
Figure 504457DEST_PATH_IMAGE018
表示转台转动
Figure 416436DEST_PATH_IMAGE091
角度时，转动时间分别为
Figure 548340DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 542841DEST_PATH_IMAGE015
时造成的误差驻波振型进动角之差，
Figure 418393DEST_PATH_IMAGE030
表示转台转动角度
Figure 181950DEST_PATH_IMAGE077
时，转动 时间分别为
Figure 484755DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 232132DEST_PATH_IMAGE028
时造成的误差驻波振型进动角之差，
Figure 380216DEST_PATH_IMAGE004
表示电极位置安装偏差，
Figure 529438DEST_PATH_IMAGE040
表示相对电极增益误差。
进一步，S7中，补偿后的信号与补偿前的信号关系为式（9）
Figure DEST_PATH_IMAGE092
Figure 3144DEST_PATH_IMAGE093
（9）
其中
Figure 972237DEST_PATH_IMAGE061
表示补偿后的检测
Figure 189592DEST_PATH_IMAGE063
电极采集到的信号，
Figure 927741DEST_PATH_IMAGE065
表示补偿后的检测
Figure 572349DEST_PATH_IMAGE067
电极采 集到的信号，
Figure 294317DEST_PATH_IMAGE069
表示补偿前的检测
Figure 318293DEST_PATH_IMAGE063
电极采集到的信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE094
表示补偿前的检测
Figure 973265DEST_PATH_IMAGE067
电极采 集到的信号，这样可以将计算出的
Figure 788774DEST_PATH_IMAGE004
及
Figure 466880DEST_PATH_IMAGE043
补偿给检测电极，保证陀螺的精度。
具体计算原理如下：
全角模式的半球谐振陀螺本质上为速率积分陀螺，陀螺输出为驻波振型角度，该 角度可由半球谐振陀螺信号检测环节直接得出，所以假设某时刻陀螺谐振子真实的驻波振 型角为
Figure DEST_PATH_IMAGE096
（即驻波波腹点相对于检测
Figure 557196DEST_PATH_IMAGE063
电极转过
Figure 4358DEST_PATH_IMAGE096
角，
Figure 990768DEST_PATH_IMAGE096
为电气角），实际陀螺输出目前的 驻波振型角为
Figure DEST_PATH_IMAGE098
，则该角度只与信号检测环节的误差相关，与激励电极及线路的误差无关。
基于此思想，
Figure 952908DEST_PATH_IMAGE098
为已知量，若能测量出
Figure 50177DEST_PATH_IMAGE096
，并且推导出
Figure 617425DEST_PATH_IMAGE098
和
Figure 509157DEST_PATH_IMAGE096
之间的关系，将
Figure 161856DEST_PATH_IMAGE098
表 示成
Figure 62815DEST_PATH_IMAGE096
的函数并且该函数与信号检测环节的
Figure 753078DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 81292DEST_PATH_IMAGE040
误差相关，就能辨识出
Figure 221286DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 394778DEST_PATH_IMAGE002
这两项误差。
首先非理想情况下的检测信号可以表示为式（10）：
Figure 202197DEST_PATH_IMAGE099
（10）
其中，
Figure 435732DEST_PATH_IMAGE101
为谐振子波腹振动振幅，
Figure 63023DEST_PATH_IMAGE103
为谐振子波节点振动振幅，
Figure DEST_PATH_IMAGE105
为振动频率，
Figure 836944DEST_PATH_IMAGE051
为时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE107
为振动初始相位，
Figure 30028DEST_PATH_IMAGE096
为振型角，其中信号
Figure 434464DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 283472DEST_PATH_IMAGE071
可以通过AD采集得到。
根据式（10）将两路信号分别用sin和cos基准信号进行乘法解调，低通滤波后得到 cx，sx，cy，sy四个直流信号，再根据经典的半球谐振陀螺信号处理方法得到含
Figure 329925DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 846357DEST_PATH_IMAGE002
两项误差的实际检测振型角
Figure DEST_PATH_IMAGE108
和真实振型角
Figure 218433DEST_PATH_IMAGE096
的关系为式（11）：
Figure DEST_PATH_IMAGE109
（11）
而谐振子振型进动的角度
Figure DEST_PATH_IMAGE111
和陀螺输入轴转过的角度
Figure DEST_PATH_IMAGE113
的关系为式（12）
Figure DEST_PATH_IMAGE114
（12）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE115
表示进动系数，为已知量，
Figure 490756DEST_PATH_IMAGE111
为一段时间内的角度增量。
假设使用高精度位置转台给陀螺敏感轴输入转动角度，若想得到转动该角度后的
Figure 809742DEST_PATH_IMAGE096
，还需已知转动起始时刻的
Figure 180680DEST_PATH_IMAGE096
，根据起始时刻的
Figure 192499DEST_PATH_IMAGE096
和转动过程中的驻波振型角增量就能 计算出转动结束时刻的
Figure 281677DEST_PATH_IMAGE096
。并且在使用位置转台给陀螺敏感轴输入转动角度时需要一段时 间，由于半球谐振陀螺的各种非理想因素，会在转动的时间内积分成为误差进动角，这会干 扰到
Figure 138775DEST_PATH_IMAGE096
的计算结果。假设使用位置转台给陀螺提供输入角度
Figure 629799DEST_PATH_IMAGE096
表示为式（13）：
Figure DEST_PATH_IMAGE116
（13）
其中
Figure 343677DEST_PATH_IMAGE118
表示
Figure 654573DEST_PATH_IMAGE120
时刻的真实振型角，
Figure 580940DEST_PATH_IMAGE045
表示进动系数，
Figure 929401DEST_PATH_IMAGE113
表示位置转台角度 增量模式转过的角度，
Figure 283022DEST_PATH_IMAGE047
表示地球自转角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE122
表示随振型角度变化的陀螺漂移，
Figure 346793DEST_PATH_IMAGE049
表示陀螺漂移在
Figure 76851DEST_PATH_IMAGE051
时间内积分造成的误差驻波振型进动角，
Figure 276889DEST_PATH_IMAGE051
表示设置转台角度增量模 式转过
Figure 801411DEST_PATH_IMAGE113
所用的时间。
转动起始时刻的真实振型角
Figure 86899DEST_PATH_IMAGE118
可以通过将驻波振型用力反馈模式控制在0°获 得。力反馈模式的控制量是实际检测振型角
Figure DEST_PATH_IMAGE123
，当
Figure DEST_PATH_IMAGE125
时，
由式（11）可以得到式（14）
Figure 417386DEST_PATH_IMAGE126
（14）
则
Figure 471929DEST_PATH_IMAGE128
。
而式（13）中
Figure DEST_PATH_IMAGE129
、
Figure DEST_PATH_IMAGE130
、
Figure 964091DEST_PATH_IMAGE051
为已知量，
Figure DEST_PATH_IMAGE132
，
Figure 268033DEST_PATH_IMAGE133
为未知量，在标定过程中将
Figure 339894DEST_PATH_IMAGE133
测量 出来即可得到
Figure DEST_PATH_IMAGE134
值。
首先，定义谐振子驻波振型角检测误差为式（15）：
Figure 48612DEST_PATH_IMAGE135
（15）
将式（13）带入式（15）并移项，即可得到实际检测的振型角表达式（16）
Figure DEST_PATH_IMAGE136
（16）
控制转台以两组不同速度转动相同角度增量，则两组转动所花费的时间不同。控 制转台以速度
Figure 711674DEST_PATH_IMAGE005
转动增量
Figure 706175DEST_PATH_IMAGE137
，
Figure 581727DEST_PATH_IMAGE009
表示以速度1转动增量
Figure 345284DEST_PATH_IMAGE129
转动所用的时间，根据式（15）及 式（16）则有式（17）、（18）：
Figure DEST_PATH_IMAGE138
（17）
Figure DEST_PATH_IMAGE139
（18）
控制转台以速度
Figure 710406DEST_PATH_IMAGE012
转动增量
Figure 192203DEST_PATH_IMAGE129
，
Figure DEST_PATH_IMAGE140
表示以速度
Figure 137025DEST_PATH_IMAGE012
转动增量
Figure 755089DEST_PATH_IMAGE113
转动所用的时 间：则有式（19）、（20）
Figure 228795DEST_PATH_IMAGE141
（19）
Figure DEST_PATH_IMAGE142
（20）
对式（19）和式（17）作差并移项，并且定义
Figure DEST_PATH_IMAGE144
，则可以得到式 （21）
Figure DEST_PATH_IMAGE145
（21）
式（21）中第一项和第二项为已知量，第三项和振型角位置相关，是一个不容易直接测量或者计算的量，可以选取特殊的振型角位置来将这一项的影响降到最小从而将其当作小量忽略，因此本申请在标定时，将陀螺输入轴与转台角度输入轴重合，用力反馈模式控制振型在0°。
而当
Figure DEST_PATH_IMAGE147
在零点附近时，
Figure DEST_PATH_IMAGE149
的变化非常缓 慢，并且
Figure DEST_PATH_IMAGE151
和
Figure DEST_PATH_IMAGE153
的值很接近，一般小于0.5°，则
Figure DEST_PATH_IMAGE155
，所以可以将式（21）等式右边第三项忽 略， 式（21）等式右边的第一项和第二项为已知量，即可得到本申请标定过程S3中的式（1）、 （2），从而计算出与
Figure 184506DEST_PATH_IMAGE011
对应的
Figure 323232DEST_PATH_IMAGE020
。
更改转台角度，同理即可得到本申请标定过程S4中的式（3）、（4），从而计算出与
Figure 61381DEST_PATH_IMAGE027
对应的
Figure 705989DEST_PATH_IMAGE078
。
由于
Figure 153589DEST_PATH_IMAGE128
，根据式（13）即可以得到本申请标定过程S5中的式（5）、（6）
Figure DEST_PATH_IMAGE156
（5）
Figure DEST_PATH_IMAGE157
（6）
而与其对应的
Figure DEST_PATH_IMAGE158
和
Figure 502531DEST_PATH_IMAGE027
已知，式（11）可变形为式（22）
Figure DEST_PATH_IMAGE159
（22）
分别将（5）、（6）带入（22）即可得到本申请标定过程S5中的式（7）
而式（7）中只有一个
Figure 891924DEST_PATH_IMAGE004
为未知量，因此可以将
Figure 441854DEST_PATH_IMAGE004
解出。
然后将其带入式（22）中，即可得到本申请标定过程S5中的式（8），从而计算出
Figure 119960DEST_PATH_IMAGE002
的值。
将计算模块将计算出的
Figure 679117DEST_PATH_IMAGE004
及
Figure 391859DEST_PATH_IMAGE040
反馈给上位机，上位机通过信号处理模块 将
Figure 378269DEST_PATH_IMAGE042
及
Figure 278092DEST_PATH_IMAGE043
补偿给检测电极，就可以有效消除检测电极的增益及安装偏差对计算驻波 的影响，从而保证陀螺的精度。
综上所述，本发明提出的一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法，通过对 转台转动角度及速度的改变，得到两组数据，计算模块根据两组数据通过一系列计算得到
Figure 375361DEST_PATH_IMAGE004
及
Figure 208188DEST_PATH_IMAGE002
，并将此值补偿到检测电极，可以有效消除检测电极的增益及安装偏差对计 算驻波的影响，保证陀螺的精度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1: 将陀螺固定在转台上，使陀螺输入轴与转台角度输入轴重合，并用力反馈模式控制振型在0°；
S2:稳定后断开力反馈模式，陀螺进入全角模式；
S3:转台以速度
Figure 694729DEST_PATH_IMAGE001
转动
Figure 143028DEST_PATH_IMAGE002
度，记录所用时间
Figure 985082DEST_PATH_IMAGE003
，转动结束后的实际检测振型角 为
Figure 911450DEST_PATH_IMAGE004
，重复步骤S1、S2后，转台以速度
Figure 271629DEST_PATH_IMAGE005
转动
Figure 890829DEST_PATH_IMAGE006
度，记录所用时间
Figure 423441DEST_PATH_IMAGE007
，转动结束后的 实际检测振型角为
Figure 153500DEST_PATH_IMAGE008
，计算模块根据式（1）计算出
Figure 353537DEST_PATH_IMAGE009
，然后再将计算出的结果代入式 （2）得到
Figure 878060DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 163547DEST_PATH_IMAGE011
（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE012
（2）
S4:重复S1，S2，转台以速度
Figure 962876DEST_PATH_IMAGE001
转动
Figure 751841DEST_PATH_IMAGE013
度，记录所用时间
Figure 712843DEST_PATH_IMAGE014
，转动结束后的实际 检测振型角
Figure 485627DEST_PATH_IMAGE015
，重复步骤S1、S2后，转台以速度
Figure 291909DEST_PATH_IMAGE005
转动
Figure 466539DEST_PATH_IMAGE013
度，记录所用时间
Figure 332863DEST_PATH_IMAGE016
，转 动结束后的实际检测振型角为
Figure 327364DEST_PATH_IMAGE017
，计算模块根据式（3）计算出
Figure 205846DEST_PATH_IMAGE018
，然后再将计算出的结 果代入式（4）得到
Figure 234982DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure 537787DEST_PATH_IMAGE020
（3）
Figure 19584DEST_PATH_IMAGE021
（4）
S5:计算模块将计算出的
Figure DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 698827DEST_PATH_IMAGE023
代入式（5），（6），（7）求出
Figure 582470DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure 56176DEST_PATH_IMAGE025
（5）
Figure 25269DEST_PATH_IMAGE026
（6）
Figure 977045DEST_PATH_IMAGE027
（7）
S6: 计算模块再将计算出的
Figure 715194DEST_PATH_IMAGE024
代入式（8）得到
Figure 359802DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure 816191DEST_PATH_IMAGE029
（8）
S7: 计算模块将计算出的
Figure 571657DEST_PATH_IMAGE024
及
Figure 164313DEST_PATH_IMAGE028
反馈给上位机，上位机通过信号处理模块将
Figure 979822DEST_PATH_IMAGE024
及
Figure 657928DEST_PATH_IMAGE030
补偿给检测电极；
其中式（1）—式（8）中，
Figure 217085DEST_PATH_IMAGE031
表示进动系数，
Figure 932756DEST_PATH_IMAGE032
表示地球自转角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
表示陀螺漂移在
Figure 184746DEST_PATH_IMAGE034
时间内积分造成的误差驻波振型进动角，
Figure 350148DEST_PATH_IMAGE035
表示转台在
Figure 447417DEST_PATH_IMAGE003
时间内转动
Figure 280244DEST_PATH_IMAGE036
度造 成的误差驻波振型进动角，
Figure 171976DEST_PATH_IMAGE037
表示转台在
Figure 90254DEST_PATH_IMAGE014
时间内转动
Figure 991214DEST_PATH_IMAGE038
度造成的误差驻波振 型进动角，
Figure 147388DEST_PATH_IMAGE039
表示转台同一转动角度下陀螺漂移在
Figure 475602DEST_PATH_IMAGE040
时间内积分造成的误差驻波振型进 动角之差，
Figure 615596DEST_PATH_IMAGE009
表示转台转动
Figure 320247DEST_PATH_IMAGE041
角度时，转动时间分别为
Figure 862086DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 361201DEST_PATH_IMAGE007
时造成的误差驻 波振型进动角之差，
Figure 988491DEST_PATH_IMAGE018
表示转台转动角度
Figure 231254DEST_PATH_IMAGE042
时，转动时间分别为
Figure 630530DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 300546DEST_PATH_IMAGE016
时造 成的误差驻波振型进动角之差，
Figure 415132DEST_PATH_IMAGE024
表示电极位置安装偏差，
Figure 930427DEST_PATH_IMAGE028
表示相对电极增益误 差。
2.根据权利要求1所述的一种全角半球谐振陀螺检测电极误差标定方法，其特征在于，S7中，补偿后的信号与补偿前的信号关系为式（9）
Figure 446859DEST_PATH_IMAGE043
Figure DEST_PATH_IMAGE044
（9）
其中
Figure 818935DEST_PATH_IMAGE045
表示补偿后的检测
Figure 155238DEST_PATH_IMAGE046
电极采集到的信号，
Figure 739803DEST_PATH_IMAGE047
表示补偿后的检测
Figure 110742DEST_PATH_IMAGE048
电极采集到 的信号，
Figure 122560DEST_PATH_IMAGE049
表示补偿前的检测
Figure 680580DEST_PATH_IMAGE046
电极采集到的信号，
Figure 68836DEST_PATH_IMAGE050
表示补偿前的检测
Figure 294281DEST_PATH_IMAGE048
电极采集到的 信号。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115127533A (zh) * 2022-08-31 2022-09-30 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种基于谐振陀螺振型旋转调制下的误差拟合补偿方法
CN116625410A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 一种半球谐振陀螺激励电极增益校准方法
CN117490729A (zh) * 2024-01-03 2024-02-02 四川图林科技有限责任公司 一种半球谐振陀螺仪的正交漂移误差检测方法
CN117968653A (zh) * 2024-03-28 2024-05-03 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813340A (zh) * 2019-02-21 2019-05-28 哈尔滨工业大学 半球谐振陀螺信号检测系统及考虑检测电极形位误差的检测方法
CN109945894A (zh) * 2019-04-08 2019-06-28 哈尔滨工业大学 半球谐振陀螺仪谐振子与外基座的安装误差补偿方法
CN112697123A (zh) * 2021-01-05 2021-04-23 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种半球谐振陀螺的工作模式切换控制方法及系统
CN114370886A (zh) * 2021-11-23 2022-04-19 上海航天控制技术研究所 基于虚拟转动的全角模式振动陀螺测量误差自标定方法
CN114485601A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 中国人民解放军火箭军工程大学 一种半球谐振陀螺温度误差间接补偿方法
CN114623848A (zh) * 2022-03-17 2022-06-14 湖南航天机电设备与特种材料研究所 基于变分模态分解和flp的半球谐振陀螺随机误差补偿方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813340A (zh) * 2019-02-21 2019-05-28 哈尔滨工业大学 半球谐振陀螺信号检测系统及考虑检测电极形位误差的检测方法
CN109945894A (zh) * 2019-04-08 2019-06-28 哈尔滨工业大学 半球谐振陀螺仪谐振子与外基座的安装误差补偿方法
CN112697123A (zh) * 2021-01-05 2021-04-23 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种半球谐振陀螺的工作模式切换控制方法及系统
CN114370886A (zh) * 2021-11-23 2022-04-19 上海航天控制技术研究所 基于虚拟转动的全角模式振动陀螺测量误差自标定方法
CN114485601A (zh) * 2022-01-21 2022-05-13 中国人民解放军火箭军工程大学 一种半球谐振陀螺温度误差间接补偿方法
CN114623848A (zh) * 2022-03-17 2022-06-14 湖南航天机电设备与特种材料研究所 基于变分模态分解和flp的半球谐振陀螺随机误差补偿方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANGKUN SUN,ET AL: "Characterization and Compensation of Detection Electrode Errors for Whole-Angle Micro-Shell Resonator Gyroscope", 《JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS》 *
XU WANG.ET AL: "The Error analysis of Hemispherical Resonator Gyro Based on a Vibration Model", 《2017 IEEE》 *
郭锞琛等: "全角模式半球谐振陀螺阻尼误差补偿方法研究", 《自动化仪表》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115127533A (zh) * 2022-08-31 2022-09-30 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种基于谐振陀螺振型旋转调制下的误差拟合补偿方法
CN115127533B (zh) * 2022-08-31 2022-11-18 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种基于谐振陀螺振型旋转调制下的误差拟合补偿方法
CN116625410A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 一种半球谐振陀螺激励电极增益校准方法
CN116625410B (zh) * 2023-07-20 2023-09-19 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 一种半球谐振陀螺激励电极增益校准方法
CN117490729A (zh) * 2024-01-03 2024-02-02 四川图林科技有限责任公司 一种半球谐振陀螺仪的正交漂移误差检测方法
CN117490729B (zh) * 2024-01-03 2024-03-19 四川图林科技有限责任公司 一种半球谐振陀螺仪的正交漂移误差检测方法
CN117968653A (zh) * 2024-03-28 2024-05-03 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法及系统

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