CN115077564A - 一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，具体涉及一种速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差的辨识及补偿方法，本发明为解决由于速率积分半球谐振陀螺检测通道的电压信号有偏差，使检测通道存在不平衡误差，导致速率积分半球谐振陀螺测量及控制精度不准确的问题，获取自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺检测通道的离散电压包络信号；根据误差平方和最小原则利用离散电压包络信号建立目标函数；利用目标函数辨识速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差；利用不平衡误差建立检测电压误差补偿公式，根据检测电压误差补偿公式利用前馈增益补偿控制器或数字控制器补偿算法对所述不平衡误差进行补偿，校验所述补偿。

Description

一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法

技术领域

本发明涉及一种陀螺误差辨识及补偿方法，具体涉及一种速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差的辨识及补偿方法，属于陀螺误差领域。

背景技术

速率积分半球谐振陀螺通过谐振子振型的方位角来表征输入角度，并通过角增量表征输入角速率，它的核心部件由高品质因数熔融石英材质的半球谐振子及平板电极通过特定的焊接工艺相连，同时，专用的电容检测电路可以将谐振子唇沿与平板电极相对电容的变化转化为电压信号，并将信号进行放大。速率积分半球谐振陀螺检测通道主要由相差45°的两组平板电极与谐振子唇沿构成的等效平板电容及配套专用电容检测电路构成，通过解算两组电压信号以达到速率积分半球谐振陀螺角位置信息和角速率信息测量的目的，两组电压信号会受陀螺装配精度、电路元器件精度及检测信号传输线空间电磁耦合的影响，引入陀螺检测通道不平衡误差，使速率积分半球谐振陀螺检测通道的电压信号存在偏差，从而产生陀螺测量误差，并进一步将误差带入到速率积分半球谐振陀螺的控制回路中，导致速率积分半球谐振陀螺测量及控制精度均受到一定程度的影响，因此，速率积分半球谐振陀螺检测通道的一致性对速率积分半球谐振陀螺测量精度至关重要。

发明内容

本发明为了解决由于速率积分半球谐振陀螺检测通道的电压信号有偏差，使检测通道存在不平衡误差，导致速率积分半球谐振陀螺测量及控制精度不准确的问题，进而提出了一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法。

本发明采取的技术方案是：

它包括以下步骤：

S1、获取自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺检测通道的离散电压包络信号；

S2、根据误差平方和最小原则利用所述离散电压包络信号建立离散电压包络信号目标函数；

S3、利用离散电压包络信号目标函数辨识速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差，得到检测通道的不平衡误差结果，完成检测通道的不平衡误差辨识；

S4、利用得到的所述不平衡误差结果建立检测电压误差补偿公式，根据检测电压误差补偿公式利用前馈增益补偿控制器或数字控制器补偿算法对所述不平衡误差进行补偿，完成检测通道的不平衡误差补偿；

S5、对检测通道的不平衡误差补偿进行校验。

优选的，所述S1中速率积分半球谐振陀螺检测通道包括X通道和Y通道。

优选的，所述S1中获取自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺检测通道的离散电压包络信号，具体过程为：

S11、将速率积分半球谐振陀螺安装在速率转台的台面上，速率积分半球谐振陀螺的敏感轴与转台的回转轴平行，给定速率转台的角速度，将速率积分半球谐振陀螺处于高速旋转状态，并将速率积分半球谐振陀螺设置为自由振动状态，获取自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺X通道的电压信号和Y通道的电压信号：

其中，U_xd表示速率积分半球谐振陀螺在自由振动和高速旋转状态下X通道的电压信号；

U_yd表示速率积分半球谐振陀螺在自由振动和高速旋转状态下Y通道的电压信号；

G_x表示X通道存在不平衡误差时的信号增益；

G_y表示Y通道存在不平衡误差时的信号增益；

G表示专用电容检测电路的电容-电压转换增益；

a表示半球谐振子主驻波振幅；

k_g表示速率积分半球谐振陀螺驻波进动系数；

Ω表示速率积分半球谐振陀螺外界输入角速率；

t表示系统工作时间；

2θ₀表示半球谐振子驻波初始方位角；

δθ表示速率积分半球谐振陀螺检测通道的等效电极偏角；

ω表示半球谐振子基础振动频率；

e表示自然常数；

τ表示半球谐振子平均机械振动时间常数；

S12、对所述X通道的电压信号进行平方，得到平方后的X通道的电压信号；

对所述Y通道的电压信号进行平方，得到平方后的Y通道的电压信号；

S13、利用低通滤波器对平方后的X通道的电压信号进行处理，得到X通道的电压包络信号；

利用低通滤波器对平方后的Y通道的电压信号进行处理，得到Y通道的电压包络信号；

S14、对X通道的电压包络信号进行离散处理，得到X通道的离散电压包络信号；

对Y通道的电压包络信号进行离散处理，得到Y通道的离散电压包络信号；

其中，V_{xd_z}(k_N)表示X通道的离散系统采样点k_N的离散电压包络信号；

V_{yd_z}(k_N)表示Y通道的离散系统采样点k_N的离散电压包络信号；

A_xd表示X通道检测信号的最大幅度，A_xd＝G_xGa；

A_yd表示Y通道检测信号的最大幅度，A_yd＝G_yGa；

T_e表示离散系统采样周期；

θ_xd表示存在等效电极偏角误差的X通道的检测电极方位角；

θ_yd表示存在等效电极偏角误差的Y通道的检测电极方位角；

N_S(k_N)表示零均值干扰及噪声的集合；

S15、对X通道的离散电压包络信号进行数据拟合，得到拟合后的X通道的离散电压包络信号；

对Y通道的离散电压包络信号进行数据拟合，得到拟合后的Y通道的离散电压包络信号；

表示离散系统采样点k_N拟合后的X通道的离散电压包络信号；

表示离散系统采样点k_N拟合后的Y通道的离散电压包络信号；

表示X通道的检测信号幅值估计结果；

表示Y通道的检测信号幅值估计结果；

表示X通道的检测电极等效方位角估计结果；

表示Y通道的检测电极等效方位角估计结果；

表示速率积分半球谐振陀螺进动系数估计结果；

表示半球谐振子平均机械振动时间常数的估计结果。

优选的，所述S2中根据误差平方和最小原则利用所述离散电压包络信号建立离散电压包络信号目标函数，具体过程为：

根据误差平方和最小原则利用S14中得到的X通道的离散电压包络信号和S15得到的拟合后的X通道的离散电压包络信号建立X通道的离散电压包络信号目标函数；

根据误差平方和最小原则利用S14中得到的Y通道的离散电压包络信号和S15得到的拟合后的Y通道的离散电压包络信号建立Y通道的离散电压包络信号目标函数；

其中，J_x表示X通道的离散电压包络信号目标函数；

J_y表示Y通道的离散电压包络信号目标函数；

N表示离散系统采样点的总数；

当X通道的离散电压包络信号目标函数和Y通道的离散电压包络信号均取最小值时，得到X通道的检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果、速率积分半球谐振陀螺进动系数最优估计结果、半球谐振子平均机械振动时间常数的最优估计结果。

优选的，所述S3中检测通道的不平衡误差结果包括等效电极偏角误差和不平衡增益误差。

优选的，所述S3中利用离散电压包络信号目标函数辨识速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差，得到检测通道的不平衡误差结果，具体过程为：

S31、利用所述X通道的离散电压包络信号目标函数辨识拟合后的X通道的离散电压包络信号中检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果；

利用所述Y通道的离散电压包络信号目标函数辨识拟合后的Y通道的离散电压包络信号中检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果；

S32、根据辨识的X通道的检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果计算X通道的不平衡误差结果；

根据辨识的Y通道的检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果计算Y通道的不平衡误差结果；

其中，

表示检测通道等效电极偏角误差；

表示检测通道不平衡增益误差。

优选的，所述S4中利用得到的所述不平衡误差结果建立检测电压误差补偿公式，具体过程为：

其中，U_{x_c}(k)表示X通道第k次补偿后的检测电极信号，

表示包含X通道不平衡误差的X通道电压信号；

U_{x_c}(k-1)表示X通道第k-1次补偿后的检测电极信号；

U_{y_c}(k)表示Y通道第k次补偿后的检测电极信号，

表示包含Y通道不平衡误差的Y通道电压信号；

U_{y_c}(k-1)表示Y通道第k-1次补偿后的检测电极信号；

表示第k次辨识的检测通道不平衡增益误差；

表示第k次辨识的检测通道等效电极偏角误差。

优选的，所述S5中对检测通道的不平衡误差补偿进行校验，具体过程为：

S51、建立陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型，对陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型进行训练，输入检测通道的不平衡误差结果，输出速率积分半球谐振陀螺的角速率，得到训练好的陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型，具体过程为：

S511、获取速率积分半球谐振陀螺仅包含半球谐振子驻波方位角和振幅信息的X通道的电压信号和Y通道的电压信号：

其中，U_{x_LPF}表示仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的X通道理想电压信号；

U_{y_LPF}表示仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的Y通道理想电压信号；

2θ表示半球谐振子驻波理想方位角；

S512、根据S511得到的X通道的电压信号计算包含不平衡误差的X通道电压信号；

根据S511得到的Y通道的电压信号计算包含不平衡误差的Y通道电压信号；

S513、根据X通道电压信号和Y通道电压信号的相对关系得到包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角：

其中，2θ_d表示包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角；

δG_xy表示速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡增益误差，

S514、对包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角求导，并结合外界输入角速度和速率积分半球谐振陀螺进动系数，得到陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型：

Ω_d＝Ω-(2δθΩsin4θ+δG_xyΩcos4θ) (10)

其中，Ω_d表示速率积分半球谐振陀螺输出角速率；

4θ表示半球谐振子振型方位角的二倍角；

S52、将S4中不平衡误差补偿后的速率积分半球谐振陀螺的状态设置为工作状态和高速旋转状态，执行S1-S3，得到所述速率积分半球谐振陀螺在工作状态和高速旋转状态下的检测通道的不平衡误差，判断所述不平衡误差是否满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，若满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，不平衡误差补偿成功；

否则，不平衡误差补偿失败，获取所述速率积分半球谐振陀螺的角位置信息,对角位置信息进行差分得到角速率信息，根据所述角位置信息和所述角速率信息绘制陀螺驻波角位置-时间曲线图和陀螺驻波角速率-时间曲线图，得到两条曲线间的相位关系，利用S514中陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型根据两条曲线间的相位关系辨识所述速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差，不平衡误差包括等效电极偏角误差及不平衡增益误差，利用不平衡误差补偿值公式确定所述不平衡误差的补偿值，再根据S4中建立的检测电压误差补偿公式进行补偿。

优选的，所述S52中速率积分半球谐振陀螺的精度要求：

优选的，所述S52中不平衡误差补偿值公式：

当不平衡误差主要组成为等效电极偏角误差时，不平衡误差补偿值公式为：

若不平衡误差主要组成为不平衡增益误差时，不平衡误差补偿值公式为：

有益效果：

本发明利用自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺检测通道的离散电压包络信号进行检测通道的不平衡误差辨识和补偿，对得到的离散电压包络信号根据误差平方和最小原则建立离散电压包络信号目标函数，根据目标函数辨识不平衡误差，得到不平衡误差结果，不平衡误差结果包括等效电极偏角误差和不平衡增益误差，从而完成速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差辨识；利用得到的不平衡误差结果建立检测电压误差补偿公式，根据检测电压误差补偿公式利用前馈增益补偿控制器或数字控制器补偿算法对不平衡误差进行快速、精确补偿，得到补偿后的速率积分半球谐振陀螺，从而完成速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差补偿，如此能够抑制或消除电极信号耦合、陀螺装配、电路元器件参数误差对速率积分半球谐振陀螺测量精度及控制精度的影响；最终对不平衡误差补偿进行校验，获取补偿后的速率积分半球谐振陀螺在工作状态和高速旋转状态下的检测通道的不平衡误差，判断不平衡误差补偿的效果是否可观，即判断所述不平衡误差是否满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，若满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，不平衡误差补偿成功；否则，不平衡误差补偿失败，获取所述速率积分半球谐振陀螺的角位置信息,对角位置信息进行差分得到角速率信息，根据所述角位置信息和所述角速率信息绘制陀螺驻波角位置-时间曲线图和陀螺驻波角速率-时间曲线图，得到两条曲线间的相位关系，利用训练好的陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型根据两条曲线间的相位关系分析不平衡误差的主要组成(等效电极偏角误差和不平衡增益误差)，针对每种误差利用不平衡误差补偿值公式确定补偿值，再利用检测电压误差补偿公式单独进行补偿，依次完成所有误差的补偿，从而降低两种误差补偿过程中的相互影响。通过依次对误差主成分进行补偿也使得补偿过程更具备针对性，更易达到补偿目标，提高补偿效率。直至满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求。此时即可完成不平衡误差辨识和补偿。

本发明通过辨识和补偿检测通道的不平衡误差提高了速率积分半球谐振陀螺的角速率测量精度，能够有效解决速率积分半球谐振陀螺检测电极信号传输线空间电磁耦合、电路元器件参数误差及陀螺装配误差引起的检测通道不平衡误差，还能够简化电路元器件筛选流程，抑制检测电极信号传输线空间电磁耦合及速率积分半球谐振陀螺装配误差对速率积分半球谐振陀螺测量及控制精度的影响，从而有效提高速率积分半球谐振陀螺的测量及控制精度，使速率积分半球谐振陀螺的测量及控制精度更加准确，进一步提升了速率积分半球谐振陀螺的整体性能。

附图说明

图1是速率积分半球谐振陀螺振动位移信号的李萨如图；

图2是引入正交控制后速率积分半球谐振陀螺振动位移信号的李萨如图；

图3是速率积分半球谐振陀螺安装倾角误差示意图，图中β为半球谐振子安装倾角误差，d为半球谐振子唇沿与平板电极理想间距，d′为安装倾角误差引起的半球谐振子唇沿与平板电极间距误差；

图4是速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差来源图；

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，它包括以下步骤：

S1、获取自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺检测通道的离散电压包络信号，具体过程为：

速率积分半球谐振陀螺利用谐振子唇沿与平板电极上相差45°的两组电极构成的等效平板电容器实现半球谐振子振动信号的测量。速率积分半球谐振陀螺检测通道主要由相差45°的两组平板电极与谐振子唇沿构成的等效平板电容及配套专用电容检测电路构成，即可得检测通道包括两个通道，且理想情况下两个通道检测信号的相位差为90°，因此可将速率积分半球谐振陀螺的两个检测通道定义为X通道和Y通道。通过解算X通道和Y通道的电压信号以达到速率积分半球谐振陀螺角位置信息和角速率信息测量的目的。本发明以自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差进行辨识和补偿，自由振动状态下排除了控制误差对陀螺的影响，高速旋转消除了陀螺的周向不均匀误差。

S11、将速率积分半球谐振陀螺安装在高精度速率转台的台面上，使速率积分半球谐振陀螺的敏感轴与转台的回转轴平行，给定高精度速率转台的角速度，将速率积分半球谐振陀螺处于高速旋转状态，并将速率积分半球谐振陀螺设置为自由振动状态，获取此时自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺X通道的电压信号和Y通道的电压信号：

其中，U_xd表示速率积分半球谐振陀螺在自由振动和高速旋转状态下X通道的电压信号；U_yd表示速率积分半球谐振陀螺在自由振动和高速旋转状态下Y通道的电压信号；G_x表示X通道存在不平衡误差时的信号增益；G_y表示Y通道存在不平衡误差时的信号增益；G表示专用电容检测电路的电容-电压转换增益；a表示半球谐振子主驻波振幅；k_g表示速率积分半球谐振陀螺驻波进动系数；Ω表示速率积分半球谐振陀螺外界输入角速率；t表示系统工作时间；2θ₀表示半球谐振子驻波初始方位角；δθ表示速率积分半球谐振陀螺检测通道的等效电极偏角；ω表示半球谐振子基础振动频率；e表示自然常数；τ表示半球谐振子平均机械振动时间常数。

S12、对所述X通道的电压信号进行平方，得到平方后的X通道的电压信号；

对所述Y通道的电压信号进行平方，得到平方后的Y通道的电压信号；

S13、利用低通滤波器对平方后的X通道的电压信号进行处理，得到X通道的电压包络信号；

利用低通滤波器对平方后的Y通道的电压信号进行处理，得到Y通道的电压包络信号；

电压包络信号中的关键参数理想情况下均为常值，而在实际情况中也为慢变量，低通滤波器用于去除电压包络信号中的中高频信号，是一种常规的信号处理手段，采用低通滤波器对包络信号中的关键参数并无影响，且能够提高下文中的辨识精度。

S14、利用模数转换芯片及数字控制电路对X通道的电压包络信号进行离散处理，得到X通道的离散电压包络信号；

利用模数转换芯片及数字控制电路对Y通道的电压包络信号进行离散处理，得到Y通道的离散电压包络信号：

其中，V_{xd_z}(k_N)表示X通道的离散系统采样点k_N的离散电压包络信号；V_{yd_z}(k_N)表示Y通道的离散系统采样点k_N的离散电压包络信号；A_xd表示X通道检测信号的最大幅度，A_xd＝G_xGa；A_yd表示Y通道检测信号的最大幅度，A_yd＝G_yGa；T_e表示离散系统采样周期；θ_xd表示存在等效电极偏角误差的X通道的检测电极方位角；θ_yd表示存在等效电极偏角误差的Y通道的检测电极方位角；N_S(k_N)表示零均值干扰及噪声的集合。

S15、对X通道的离散电压包络信号进行数据拟合，得到X通道的离散电压包络信号模型，从而得到拟合后的X通道的离散电压包络信号；

对Y通道的离散电压包络信号进行数据拟合，得到Y通道的离散电压包络信号模型，从而得到拟合后的Y通道的离散电压包络信号；

离散电压包络信号模型为：

利用离散电压包络信号模型消除或减弱公式(2)中的零均值干扰及噪声，以得到更加准确的离散电压包络信号，提高后续计算的准确性。

拟合后的离散电压包络信号：

表示离散系统采样点k_N拟合后的X通道的离散电压包络信号；

表示离散系统采样点k_N拟合后的Y通道的离散电压包络信号；

表示X通道的检测信号幅值估计结果；

表示Y通道的检测信号幅值估计结果；

表示X通道的检测电极等效方位角估计结果；

表示Y通道的检测电极等效方位角估计结果；

表示速率积分半球谐振陀螺进动系数估计结果；

表示半球谐振子平均机械振动时间常数的估计结果。

S2、根据误差平方和最小原则利用所述离散电压包络信号建立离散电压包络信号目标函数，具体过程为：

根据误差平方和最小原则利用S14中得到的X通道的离散电压包络信号和S15得到的拟合后的X通道的离散电压包络信号建立X通道的离散电压包络信号目标函数；

根据误差平方和最小原则利用S14中得到的Y通道的离散电压包络信号和S15得到的拟合后的Y通道的离散电压包络信号建立Y通道的离散电压包络信号目标函数；

其中，J_x表示X通道的离散电压包络信号目标函数；J_y表示Y通道的离散电压包络信号目标函数；N表示离散系统采样点的总数。

当X通道的离散电压包络信号目标函数J_x和Y通道的离散电压包络信号J_y均取得最小值时，得到X通道的检测信号幅值最优估计结果

Y通道的检测信号幅值最优估计结果

X通道的检测电极等效方位角最优估计结果

Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果

速率积分半球谐振陀螺进动系数最优估计结果

半球谐振子平均机械振动时间常数的最优估计结果

S3、利用离散电压包络信号目标函数辨识速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差，得到检测通道的不平衡误差结果，完成检测通道的不平衡误差辨识，具体过程为：

所述S3中检测通道的不平衡误差结果包括等效电极偏角误差和不平衡增益误差。

S31、利用所述X通道的离散电压包络信号目标函数辨识拟合后的X通道的离散电压包络信号中检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果；

利用所述Y通道的离散电压包络信号目标函数辨识拟合后的Y通道的离散电压包络信号中检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果；

S32、根据辨识的X通道的检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果计算X通道的不平衡误差结果；

根据辨识的Y通道的检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果计算Y通道的不平衡误差结果；

其中，

表示检测通道等效电极偏角误差；

表示检测通道不平衡增益误差。

S4、利用得到的所述不平衡误差结果建立检测电压误差补偿公式，根据检测电压误差补偿公式利用前馈增益补偿控制器或数字控制器补偿算法对所述不平衡误差进行补偿，完成检测通道的不平衡误差补偿，具体过程为：

不平衡误差结果建立检测电压误差补偿公式：

其中，U_{x_c}(k)表示X通道第k次补偿后的检测电极信号，

表示包含X通道不平衡误差的X通道电压信号；U_{x_c}(k-1)表示X通道第k-1次补偿后的检测电极信号；U_{y_c}(k)表示Y通道第k次补偿后的检测电极信号，

表示包含Y通道不平衡误差的Y通道电压信号；U_{y_c}(k-1)表示Y通道第k-1次补偿后的检测电极信号；

表示第k次辨识的检测通道不平衡增益误差；

表示第k次辨识的检测通道等效电极偏角误差。

根据检测电压误差补偿公式通过在检测通道串联前馈补偿环节或在数字控制器解算方法中增加数值补偿程序，对不平衡误差进行补偿，完成检测通道的不平衡误差补偿。

S5、对检测通道的不平衡误差补偿进行校验，具体过程为：

S51、根据速率积分半球谐振陀螺加工工艺及硬件电路特性建立陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型，对陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型进行训练，输入检测通道的不平衡误差结果，输出速率积分半球谐振陀螺的角速率，得到训练好的陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型，具体过程为：

S511、根据速率积分半球谐振陀螺特性获取理想情况下速率积分半球谐振陀螺仅包含半球谐振子驻波方位角和振幅信息的X通道的电压信号和Y通道的电压信号：

其中，U_{x_LPF}表示仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的X通道理想电压信号；U_{y_LPF}表示仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的Y通道理想电压信号；2θ表示半球谐振子驻波理想方位角。

S512、根据S511得到的X通道的电压信号结合速率积分半球谐振陀螺加工工艺及硬件电路特性计算包含不平衡误差的X通道电压信号；

根据S511得到的Y通道的电压信号结合速率积分半球谐振陀螺加工工艺及硬件电路特性计算包含不平衡误差的Y通道电压信号；

S513、根据X通道电压信号和Y通道电压信号的相对关系，得到包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角：

其中，2θ_d表示包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角；δG_xy表示速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡增益误差，

S514、对包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角求导，并结合外界输入角速度和速率积分半球谐振陀螺进动系数，得到陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型：

Ω_d＝Ω-(2δθΩsin4θ+δG_xyΩcos4θ) (10)

其中，Ω_d表示速率积分半球谐振陀螺输出角速率；4θ表示半球谐振子振型方位角的二倍角。

S52、将S4中不平衡误差补偿后的速率积分半球谐振陀螺的状态设置为工作状态和高速旋转状态，执行S1-S3，得到所述速率积分半球谐振陀螺在工作状态和高速旋转状态下的检测通道的不平衡误差，判断所述不平衡误差是否满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，若满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，不平衡误差补偿成功；

否则，不平衡误差补偿失败，根据现有方法获取所述速率积分半球谐振陀螺的角位置信息,对角位置信息进行差分得到角速率信息，根据所述角位置信息和所述角速率信息绘制陀螺驻波角位置-时间曲线图和陀螺驻波角速率-时间曲线图，得到两条曲线间的相位关系，利用S514中陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型根据两条曲线间的相位关系辨识所述速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差，不平衡误差包括等效电极偏角误差及不平衡增益误差，利用不平衡误差补偿值公式确定所述不平衡误差的补偿值，再根据S4中建立的检测电压误差补偿公式进行补偿。

所述速率积分半球谐振陀螺的精度要求：

所述不平衡误差补偿值公式：

当不平衡误差主要组成为等效电极偏角误差时，不平衡误差补偿值公式为：

若不平衡误差主要组成为不平衡增益误差时，不平衡误差补偿值公式为：

实施例

1、分析速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差来源：

速率积分半球谐振陀螺(简称陀螺)检测通道不平衡误差主要由检测信号传输线空间电磁耦合、陀螺装配误差及电路元器件参数误差引起，且引起的检测信号传输线空间电磁耦合误差、电路元器件参数误差及陀螺装配误差无法避免。对于速率积分半球谐振陀螺，由于其驻波处于自由或受控进动状态，因此检测通道不平衡误差对振型方位角及角速率检测精度的影响难以忽视，同时，检测通道不平衡误差还将进一步对陀螺幅度控制回路、正交控制回路精度产生影响。

速率积分半球谐振陀螺利用谐振子唇沿与平板电极上相差45°的两组电极构成的等效平板电容器实现半球谐振子振动信息的测量。速率积分半球谐振陀螺检测通道主要由相差45°的两组平板电极与谐振子唇沿构成的等效平板电容及配套专用电容检测电路构成，通过解算两组电压信号以达到速率积分半球谐振陀螺角位置信息和角速率信息测量的目的，即可得检测通道包括两个通道，则定义所述速率积分半球谐振陀螺的检测通道包括X通道和Y通道，通过解算X通道和Y通道的电压信号即可得到速率积分半球谐振陀螺的角位置或角速率输出。一般情况下，X通道和Y通道的振动位移信号为：

其中，x表示X通道的振动位移信号；y表示Y通道的位移信号；a表示半球谐振子主驻波振幅；2θ表示半球谐振子驻波理想方位角；ω表示半球谐振子基础振动频率；t表示系统工作时间；φ表示速率积分半球谐振陀螺初始振动时间相位；q表示正交波振幅。此时，根据公式(1)得到对应的李萨如图,如图1所示。

为了提升速率积分半球谐振陀螺的测量精度，在实际的陀螺控制中引入正交控制回路，将半球谐振子正交波波幅控制到0，即q＝0，此时陀螺X通道和Y通道的振动位移信号x′和y′为：

根据公式(2)得到李萨如图，如图2所示。此时，利用专用电容检测电路将半球谐振子X通道和Y通道的振动位移信号引起的电容变化转换为电压检测信号：

式中，U_x表示速率积分半球谐振陀螺X通道检测电极理想电压信号；U_y表示速率积分半球谐振陀螺Y通道检测电极理想电压信号；G表示专用电容检测电路的电容-电压转换增益。将公式(3)通过低通滤波器得到仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的检测通道电压公式：

式中，U_{x_LPF}表示仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的X通道理想电压信号；U_{y_LPF}表示仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的Y通道理想电压信号。

1.1针对误差来源“检测信号传输线空间电磁耦合”分析对陀螺检测信号的影响：

速率积分半球谐振陀螺采用两件式平板电极结构，通过中心角相差45°的检测电极处的电压变化反映半球谐振子的振动位移，理想情况下，X通道和Y通道检测信号方位正交(如式(4)所示)，但是实际测量过程中，各通道信号传输线间存在空间电磁耦合现象，从而导致检测信号受到影响，此时陀螺X通道和Y通道电压检测信号为：

其中，

表示各通道信号传输线间存在空间电磁耦合时的X通道的电压检测信号；

表示各通道信号传输线间存在空间电磁耦合时的Y通道的电压检测信号；η表示检测电极间的耦合系数。

为了更好的描述检测信号传输线间空间电磁耦合现象对陀螺电压检测信号的影响，引入等效电极偏角描述检测电极间的耦合系数，即η＝tanδθ，则有：

其中，δθ表示速率积分半球谐振陀螺检测通道的等效电极偏角。

由式(6)可知，陀螺X通道和Y通道检测电极间的耦合现象导致陀螺检测信号的幅度和正交性均发生了变化，但两通道检测信号的相对幅度未发生变化。

1.2、针对误差来源“陀螺装配误差”分析对陀螺检测信号的影响：

陀螺装配误差主要指半球谐振子装配倾角误差。在理想状态下，半球谐振子与平板电极相互垂直，此时半球谐振子唇沿与平板电极间距相同。但是，在实际加工过程中，受到半球谐振子装配工艺的限制，在半球谐振子与电极基板装配完成后，存在安装倾角误差，导致检测电极与半球谐振子间距离仍呈现一次谐波分布，这将导致陀螺X通道和Y通道检测信号增益不平衡。速率积分半球谐振陀螺半球谐振子装配倾角误差示意图如图3所示。

陀螺安装倾角误差导致X通道和Y通道的静态检测电容值发生变化：

其中，C_x表示存在陀螺安装倾角误差时的X通道的静态检测电容值；C_y表示存在陀螺安装倾角误差时的Y通道的静态检测电容值；S表示半球谐振子唇沿与平板电极等效正对面积；d为半球谐振子唇沿与平板电极理想间距；π表示圆周率；k表示静电常数，取值为k＝9.0×10⁹N·m²/C²；d_x表示安装倾角误差引起的X通道等效平板电容间距误差，d_x＝βRcosθ_d，β表示半球谐振子安装倾角误差，R表示半球谐振子半径，θ_d表示半球谐振子装配倾角方位角；d_y表示安装倾角误差引起的Y通道等效平板电容间距误差，

利用专用电容检测电路将上述的电容变化转换为电压信号，转换后电压信号与静态检测电容值成反比。由陀螺装配倾角误差引起的X通道和Y通道检测增益误差G_cx和G_cy的关系为：

G_cx＝(1+δG_cxy)G_cy (8)

式中，δG_cxy表示谐振子装配倾角误差引入的X通道和Y通道检测增益不平衡误差，

1.3、针对误差来源“电路元器件参数误差”分析对陀螺检测信号的影响：

受电路分布参数以及线性放大元件参数的不一致性影响，谐振子振动检测信号缓冲电路产生了信号增益差异。受电路分布参数及基准电压、时钟源漂移影响，谐振子振动检测信号模数转换通道产生了信号采样增益误差。假设由电路参数引起的X通道和Y通道的检测信号增益分别为G_ax和G_ay，则有：

G_ax＝(1+δG_axy)G_ay (9)

式中，δG_axy为由电路参数引起的X通道和Y通道检测增益不平衡误差。

当速率积分半球谐振陀螺检测通道中存在上述检测增益不平衡误差时X通道和Y通道的检测信号增益分别为G_x和G_y，此时陀螺检测通道不平衡增益误差δG_xy为：

此时，速率积分半球谐振陀螺X通道和Y通道的电压检测信号

和

为：

1.4、针对检测通道不平衡增益分析对陀螺输出角位置及角速度的影响：

根据上述计算得，速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差来源如图4所示。

通过X通道电压检测信号和Y通道电压检测信号的相对关系，解算得到包含检测通道不平衡误差的驻波方位角2θ_d：

式中，2δθ_d表示半球谐振子驻波方位角检测误差，δG_xy表示速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡增益误差，

对式(12)求导可得通过X通道和Y通道检测得到的半球谐振子驻波进动角速率ω_d：

式中，

表示求导后的包含检测通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角；

表示求导后的理想半球谐振子振型方位角；

表示求导后的半球谐振子驻波方位角检测误差；k_g为速率积分半球谐振陀螺驻波进动系数，Ω为速率积分半球谐振陀螺外界输入角速率，4θ表示半球谐振子振型方位角的二倍角。则速率积分半球谐振陀螺输出角速率Ω_d为：

由式(14)可知，速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差主要体现在不平衡增益误差及等效电极偏角两方面，即速率积分半球谐振陀螺输出角速率主要受不平衡增益误差及等效电极偏角的影响导致速率积分半球谐振陀螺检测通道存在不平衡误差。陀螺检测通道不平衡误差直接决定谐振子振型方位角及角速率检测精度，同时，在进行驻波幅度、正交控制时，陀螺控制量需按照计算得到的方位角进行分配，当存在检测通道不平衡误差时，解算得到的方位角也存在误差，在进行陀螺控制量分配时，也会产生相应的驱动误差，将进一步导致谐振子振型驻波方位角发生漂移，从而影响速率积分半球谐振陀螺的整体性能。

2、辨识不平衡误差：

为有效实现陀螺检测通道不平衡误差补偿，提高驻波方位角激励及检测精度，首先要解决陀螺检测通道不平衡误差的辨识问题。速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差由多种误差源组合得到，各部分误差不易通过独立辨识得到，故对陀螺检测通道不平衡误差进行整体辨识。

速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡增益误差可通过对自由振动状态的谐振子驻波在X通道检测电极及Y通道检测电极形成的周期性摆动电压信号进行辨识。

令内部半球谐振子处于自由振动状态的速率积分半球谐振陀螺围绕其敏感轴高速旋转，此时自由振动和高速旋转状态下的速率积分陀螺X通道的电压信号U_xd和Y通道的电压信号U_yd为：

式中，e表示自然常数；τ表示半球谐振子平均机械振动时间常数；2θ₀表示半球谐振子驻波初始方位角。

将上述电压信号平方后经低通滤波器得到X通道的电压包络信号V_xd和Y通道的电压包络信号V_yd：

其中，lpf{}表示低通滤波函数；

令存在等效电极偏角误差的X通道和Y通道检测电极方位角分别为θ_xd和θ_yd，即θ_xd＝2θ₀-δθ、

在包含检测噪声时，式(16)的离散形式：

式中，k_N表示离散系统采样点；A_xd和A_yd分别表示X通道和Y通道检测信号的最大幅度，即A_xd＝G_xGa、A_yd＝G_yGa；T_e表示离散系统采样周期，N_S(k_N)表示零均值干扰及噪声的集合。

S15、对X通道的离散电压包络信号进行数据拟合，得到X通道的离散电压包络信号模型；对Y通道的离散电压包络信号进行数据拟合，得到Y通道的离散电压包络信号模型；

离散电压包络信号模型的输出为拟合后的离散电压包络信号：

表示离散系统采样点k_N拟合后的X通道的离散电压包络信号；

表示离散系统采样点k_N拟合后的Y通道的离散电压包络信号；

和

表示X通道和Y通道的检测信号幅值估计结果；

和

表示X通道和Y通道的检测电极等效方位角估计结果；

表示陀螺进动系数估计结果；

表示机械振动时间常数的估计结果。

根据误差平方和最小原则利用S14中得到的X通道的离散电压包络信号和S15得到的拟合后的X通道的离散电压包络信号建立X通道的离散电压包络信号目标函数；根据误差平方和最小原则利用S14中得到的Y通道的离散电压包络信号和S15得到的拟合后的Y通道的离散电压包络信号建立Y通道的离散电压包络信号目标函数；

式中，J_x和J_y表示X通道和Y通道的离散电压包络信号目标函数。

当目标函数J_x及J_y均取得最小值时，参数

及

均为最优估计结果。

根据式(20)，辨识得到拟合后的X通道的离散电压包络信号中检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果及拟合后的Y通道的离散电压包络信号中检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果；

根据辨识的X通道的检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果计算X通道的不平衡误差结果；根据辨识的Y通道的检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果计算Y通道的不平衡误差结果；辨识得到检测通道的不平衡误差结果包括等效电极偏角误差及不平衡增益误差：

其中，

表示等效电极偏角误差；

表示不平衡增益误差。

3、利用得到的所述不平衡误差结果建立检测电压误差补偿公式，根据检测电压误差补偿公式利用前馈增益补偿控制器或数字控制器补偿算法对所述不平衡误差进行补偿，完成检测通道的不平衡误差补偿：

根据式(21)的等效电极偏角误差及不平衡增益误差建立陀螺检测通道检测电压误差补偿公式，根据检测电压误差补偿公式通过在检测通道串联前馈补偿环节或在数字控制器解算方法中增加数值补偿程序：

其中，U_{x_c}(k)表示X通道第k次补偿后的检测电极信号，

表示包含X通道不平衡误差的X通道电压信号；U_{x_c}(k-1)表示X通道第k-1次补偿后的检测电极信号；U_{y_c}(k)表示Y通道第k次补偿后的检测电极信号，

表示包含Y通道不平衡误差的Y通道电压信号；U_{y_c}(k-1)表示Y通道第k-1次补偿后的检测电极信号；

表示第k次辨识的检测通道不平衡增益误差；

表示第k次辨识的检测通道等效电极偏角误差。

通过上述方法完成了速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差的辨识(公式(21))与补偿(公式(22))，以达到提升陀螺测控精度的目的。

将第k次补偿完成后的速率积分半球谐振陀螺设置为正常工作状态，并将速率积分半球谐振陀螺安装在高精度速率转台的台面上，给定高精度速率转台一个角速度，使速率积分半球谐振陀螺处于高速旋转状态，计算此时速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差D，判断所述不平衡误差D是否满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，若满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，不平衡误差补偿成功；否则，不平衡误差补偿失败，获取此时速率积分半球谐振陀螺的驻波方位角(角位置信息)及角速率，根据驻波方位角(角位置信息)及角速率利用公式(14)辨识所述不平衡误差D的主要组成(等效电极偏角误差、不平衡增益误差)，具体为：绘制陀螺驻波角位置-时间曲线图和陀螺驻波角速率-时间曲线图，利用公式(14)得到两条曲线间的相位关系，根据两条曲线间的相位关系分析确定不平衡误差D的主要组成，不平衡误差包括等效电极偏角误差及不平衡增益误差，利用公式(24)和公式(25)确定所述不平衡误差的补偿值，根据不平衡误差D的主要组成利用公式(22)进行一一补偿，即依次完成等效电极偏角误差及检测通道不平衡增益误差的精确补偿，从而降低两种误差补偿过程中的相互影响。通过依次对误差主成分进行补偿也使得补偿过程更具备针对性，更易达到补偿目标，提高补偿效率。

所述速率积分半球谐振陀螺的精度要求：

所述不平衡误差补偿值公式：

当不平衡误差主要组成为等效电极偏角误差时，不平衡误差补偿值公式为：

若不平衡误差主要组成为不平衡增益误差时，不平衡误差补偿值公式为：

通过上述方法完成了速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差的辨识与补偿，以达到提升陀螺测控精度的目的，所述速率积分半球谐振陀螺输出的角速率在检测通道不平衡误差辨识及补偿后为：

Claims (10)

1.一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、获取自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺检测通道的离散电压包络信号；

S2、根据误差平方和最小原则利用所述离散电压包络信号建立离散电压包络信号目标函数；

S3、利用离散电压包络信号目标函数辨识速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差，得到检测通道的不平衡误差结果，完成检测通道的不平衡误差辨识；

S4、利用得到的所述不平衡误差结果建立检测电压误差补偿公式，根据检测电压误差补偿公式利用前馈增益补偿控制器或数字控制器补偿算法对所述不平衡误差进行补偿，完成检测通道的不平衡误差补偿；

S5、对检测通道的不平衡误差补偿进行校验。

2.根据权利要求1中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S1中速率积分半球谐振陀螺检测通道包括X通道和Y通道。

3.根据权利要求2中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S1中获取自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺检测通道的离散电压包络信号，具体过程为：

S11、将速率积分半球谐振陀螺安装在速率转台的台面上，速率积分半球谐振陀螺的敏感轴与转台的回转轴平行，给定速率转台的角速度，将速率积分半球谐振陀螺处于高速旋转状态，并将速率积分半球谐振陀螺设置为自由振动状态，获取自由振动和高速旋转状态下的速率积分半球谐振陀螺X通道的电压信号和Y通道的电压信号：

其中，U_xd表示速率积分半球谐振陀螺在自由振动和高速旋转状态下X通道的电压信号；

U_yd表示速率积分半球谐振陀螺在自由振动和高速旋转状态下Y通道的电压信号；

G_x表示X通道存在不平衡误差时的信号增益；

G_y表示Y通道存在不平衡误差时的信号增益；

G表示专用电容检测电路的电容-电压转换增益；

a表示半球谐振子主驻波振幅；

k_g表示速率积分半球谐振陀螺驻波进动系数；

Ω表示速率积分半球谐振陀螺外界输入角速率；

t表示系统工作时间；

2θ₀表示半球谐振子驻波初始方位角；

δθ表示速率积分半球谐振陀螺检测通道的等效电极偏角；

ω表示半球谐振子基础振动频率；

e表示自然常数；

τ表示半球谐振子平均机械振动时间常数；

S12、对所述X通道的电压信号进行平方，得到平方后的X通道的电压信号；

对所述Y通道的电压信号进行平方，得到平方后的Y通道的电压信号；

S13、利用低通滤波器对平方后的X通道的电压信号进行处理，得到X通道的电压包络信号；

利用低通滤波器对平方后的Y通道的电压信号进行处理，得到Y通道的电压包络信号；

S14、对X通道的电压包络信号进行离散处理，得到X通道的离散电压包络信号；

对Y通道的电压包络信号进行离散处理，得到Y通道的离散电压包络信号；

其中，V_{xd_z}(k_N)表示X通道的离散系统采样点k_N的离散电压包络信号；

V_{yd_z}(k_N)表示Y通道的离散系统采样点k_N的离散电压包络信号；

A_xd表示X通道检测信号的最大幅度，A_xd＝G_xGa；

A_yd表示Y通道检测信号的最大幅度，A_yd＝G_yGa；

T_e表示离散系统采样周期；

θ_xd表示存在等效电极偏角误差的X通道的检测电极方位角；

θ_yd表示存在等效电极偏角误差的Y通道的检测电极方位角；

N_S(k_N)表示零均值干扰及噪声的集合；

S15、对X通道的离散电压包络信号进行数据拟合，得到拟合后的X通道的离散电压包络信号；

对Y通道的离散电压包络信号进行数据拟合，得到拟合后的Y通道的离散电压包络信号；

表示离散系统采样点k_N拟合后的X通道的离散电压包络信号；

表示离散系统采样点k_N拟合后的Y通道的离散电压包络信号；

表示X通道的检测信号幅值估计结果；

表示Y通道的检测信号幅值估计结果；

表示X通道的检测电极等效方位角估计结果；

表示Y通道的检测电极等效方位角估计结果；

表示速率积分半球谐振陀螺进动系数估计结果；

表示半球谐振子平均机械振动时间常数的估计结果。

4.根据权利要求3中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S2中根据误差平方和最小原则利用所述离散电压包络信号建立离散电压包络信号目标函数，具体过程为：

根据误差平方和最小原则利用S14中得到的X通道的离散电压包络信号和S15得到的拟合后的X通道的离散电压包络信号建立X通道的离散电压包络信号目标函数；

根据误差平方和最小原则利用S14中得到的Y通道的离散电压包络信号和S15得到的拟合后的Y通道的离散电压包络信号建立Y通道的离散电压包络信号目标函数；

其中，J_x表示X通道的离散电压包络信号目标函数；

J_y表示Y通道的离散电压包络信号目标函数；

N表示离散系统采样点的总数；

当X通道的离散电压包络信号目标函数和Y通道的离散电压包络信号均取最小值时，得到X通道的检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果、速率积分半球谐振陀螺进动系数最优估计结果、半球谐振子平均机械振动时间常数的最优估计结果。

5.根据权利要求4中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S3中检测通道的不平衡误差结果包括等效电极偏角误差和不平衡增益误差。

6.根据权利要求5中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S3中利用离散电压包络信号目标函数辨识速率积分半球谐振陀螺检测通道的不平衡误差，得到检测通道的不平衡误差结果，具体过程为：

S31、利用所述X通道的离散电压包络信号目标函数辨识拟合后的X通道的离散电压包络信号中检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果；

利用所述Y通道的离散电压包络信号目标函数辨识拟合后的Y通道的离散电压包络信号中检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果；

S32、根据辨识的X通道的检测信号幅值最优估计结果、X通道的检测电极等效方位角最优估计结果计算X通道的不平衡误差结果；

根据辨识的Y通道的检测信号幅值最优估计结果、Y通道的检测电极等效方位角最优估计结果计算Y通道的不平衡误差结果；

其中，

表示检测通道等效电极偏角误差；

表示检测通道不平衡增益误差。

7.根据权利要求6中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S4中利用得到的所述不平衡误差结果建立检测电压误差补偿公式，具体过程为：

其中，U_{x_c}(k)表示X通道第k次补偿后的检测电极信号，

表示包含X通道不平衡误差的X通道电压信号；

U_{x_c}(k-1)表示X通道第k-1次补偿后的检测电极信号；

U_{y_c}(k)表示Y通道第k次补偿后的检测电极信号，

表示包含Y通道不平衡误差的Y通道电压信号；

U_{y_c}(k-1)表示Y通道第k-1次补偿后的检测电极信号；

表示第k次辨识的检测通道不平衡增益误差；

表示第k次辨识的检测通道等效电极偏角误差。

8.根据权利要求7中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S5中对检测通道的不平衡误差补偿进行校验，具体过程为：

S51、建立陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型，对陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型进行训练，输入检测通道的不平衡误差结果，输出速率积分半球谐振陀螺的角速率，得到训练好的陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型，具体过程为：

S511、获取速率积分半球谐振陀螺仅包含半球谐振子驻波方位角和振幅信息的X通道的电压信号和Y通道的电压信号：

其中，U_{x_LPF}表示仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的X通道理想电压信号；

U_{y_LPF}表示仅包含半球谐振子驻波方位角及振幅信息的Y通道理想电压信号；

2θ表示半球谐振子驻波理想方位角；

S512、根据S511得到的X通道的电压信号计算包含不平衡误差的X通道电压信号；

根据S511得到的Y通道的电压信号计算包含不平衡误差的Y通道电压信号；

S513、根据X通道电压信号和Y通道电压信号的相对关系得到包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角：

其中，2θ_d表示包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角；

δG_xy表示速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡增益误差，

S514、对包含X通道不平衡误差和Y通道不平衡误差的半球谐振子驻波方位角求导，并结合外界输入角速度和速率积分半球谐振陀螺进动系数，得到陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型：

Ω_d＝Ω-(2δθΩsin4θ+δG_xyΩcos4θ) (10)

其中，Ω_d表示速率积分半球谐振陀螺输出角速率；

4θ表示半球谐振子振型方位角的二倍角；

S52、将S4中不平衡误差补偿后的速率积分半球谐振陀螺的状态设置为工作状态和高速旋转状态，执行S1-S3，得到所述速率积分半球谐振陀螺在工作状态和高速旋转状态下的检测通道的不平衡误差，判断所述不平衡误差是否满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，若满足速率积分半球谐振陀螺的精度要求，不平衡误差补偿成功；

否则，不平衡误差补偿失败，获取所述速率积分半球谐振陀螺的角位置信息,对角位置信息进行差分得到角速率信息，根据所述角位置信息和所述角速率信息绘制陀螺驻波角位置-时间曲线图和陀螺驻波角速率-时间曲线图，得到两条曲线间的相位关系，利用S514中陀螺角速率-陀螺检测通道不平衡误差模型根据两条曲线间的相位关系辨识所述速率积分半球谐振陀螺检测通道不平衡误差，不平衡误差包括等效电极偏角误差及不平衡增益误差，利用不平衡误差补偿值公式确定所述不平衡误差的补偿值，再根据S4中建立的检测电压误差补偿公式进行补偿。

9.根据权利要求8中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S52中速率积分半球谐振陀螺的精度要求：

10.根据权利要求9中所述的一种半球谐振陀螺检测通道不平衡误差辨识及补偿方法，其特征在于：所述S52中不平衡误差补偿值公式：

当不平衡误差主要组成为等效电极偏角误差时，不平衡误差补偿值公式为：

若不平衡误差主要组成为不平衡增益误差时，不平衡误差补偿值公式为：

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