CN115560743B - 光纤陀螺的误差分析及消除方法及装置 - Google Patents
光纤陀螺的误差分析及消除方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及光纤陀螺技术领域,公开了一种光纤陀螺的误差分析及消除方法及装置,用于提高对光纤陀螺的输出数值进行误差分析及误差消除的准确率。该方法包括获取光纤陀螺的陀螺参数信息,通过周期计算函数集合对陀螺参数信息进行周期计算,得到复位周期数值;按照预设的数据采集规则,对光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到陀螺测试数据;对陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;基于复位周期数值对尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到相位误差分析结果;当相位误差分析结果为存在误差时,基于相位误差分析结果生成目标误差消除策略,并通过目标误差消除策略进行误差消除处理。
Description
技术领域
本发明涉及光纤陀螺技术领域,尤其涉及一种光纤陀螺的误差分析及消除方法及装置。
背景技术
光纤陀螺是一种光纤角速率传感器,具有体积小、精度高、全固态、使用寿命长、动态范围大等优点,基于光纤陀螺的捷联式惯性导航系统已被广泛应用于航天航空、舰艇导航等领域,随着光纤陀螺技术的进步,系统应用的逐步推广,高精度光纤陀螺的应用需求日益迫切,尤其是在一些长航时高精度水面、水下应用场合,要求光纤陀螺不仅精度高还要求陀螺连续可靠工作,为了达到陀螺高精度设计目的,兼顾改善陀螺温度性能,通常采用不带金属外壳封装的裸波导,以此降低金属壳在高低温下与陶瓷产生热应力进而导致波导产生额外相位误差。
但是,由于环境的不确定性以及一些基础器件材料的固有属性,难免会出现一些误差情况。比如环圈胶体分子长时间应力弛豫和应力释放过程,会导致陀螺输出产生尖刺,特别是在胶分子受到温度循环或者紫外照射情况下上述现象出现的概率会更高,尖刺直接影响高精度陀螺的应用,因为在静态测试过程中上述尖刺会影响零偏均值,引起零偏稳定性误差,该零偏稳定性误差虽然有可能通过补偿的方法加以抑制,然而更棘手的矛盾是在当旋转动态测试过程中,上述尖刺出现的频率以及大小会随着转速发生改变,造成陀螺精度损失同时也无法补偿。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种光纤陀螺的误差分析及消除方法及装置,解决了对光纤陀螺的输出数值进行误差分析及误差消除时准确率偏低的技术问题。
本发明第一方面提供了一种光纤陀螺的误差分析及消除方法,包括:获取预置的光纤陀螺的陀螺参数信息,并通过预置的周期计算函数集合对所述陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值;按照预设的数据采集规则,对所述光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到对应的陀螺测试数据;对所述陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;基于所述复位周期数值,对所述尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差;当所述相位误差分析结果为存在误差时,基于所述相位误差分析结果生成与所述光纤陀螺对应的目标误差消除策略,并通过所述目标误差消除策略对所述光纤陀螺进行误差消除处理。
本发明提供的光纤陀螺的误差分析及消除方法,获取光纤陀螺的陀螺参数信息,通过周期计算函数集合对陀螺参数信息进行周期计算,得到复位周期数值;按照预设的数据采集规则,对光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到陀螺测试数据;对陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;基于复位周期数值对尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到相位误差分析结果,通过理论计算的复位周期数值与实际测试过程中尖刺周期特征值进行数据比对,可以对光纤陀螺的输出数值进行精准比对,提升对光纤陀螺输出数值的误差分析准确率,同时当相位误差分析结果为存在误差时,基于相位误差分析结果生成目标误差消除策略,并通过目标误差消除策略对光纤陀螺进行误差消除处理,可以针对该相位误差分析结果,进一步明确当前相位误差存在的原因,并采取误差消除策略进行误差消除,更有针对性的进行误差消除,进一步提升对光纤陀螺误差消除的准确率。
结合第一方面,在第一方面的第一实施方式中,所述获取预置的光纤陀螺的陀螺参数信息,并通过预置的周期计算函数对所述陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值步骤,包括:对所述光纤陀螺进行尺寸信息采集,得到与所述光纤陀螺对应的尺寸信息集合,其中,所述尺寸信息集合包括陀螺光纤敏感环长度及陀螺等效直径;对所述光纤陀螺进行模拟运行参数分析,得到与所述光纤陀螺对应的目标运行参数,其中,所述目标运行参数包括陀螺入射光波长、真空光速与预设纬度下的地球转速;对所述尺寸信息集合与所述目标运行参数进行数据合并,得到陀螺参数信息;基于所述陀螺参数信息,通过所述周期计算函数集合对所述光纤陀螺进行复位周期计算,得到所述复位周期数值。
结合第一方面的第一实施方式,在第一方面的第二实施方式中,所述基于所述陀螺参数信息,通过所述周期计算函数集合对所述光纤陀螺进行复位周期计算,得到所述复位周期数值步骤,包括:
基于所述陀螺参数信息集合,通过所述周期计算函数集合中的相位变化计算函数进行相位变化计算,得到陀螺相位变化数值,其中,所述相位变化计算函数如下所示:
基于所述陀螺相位变化数值,通过所述周期计算函数集合中的脉冲数量计算函数进行脉冲数量计算,得到目标脉冲数量,其中,所述脉冲数量计算函数如下所示:
基于所述目标脉冲数量,通过所述周期计算函数集合中的复位周期计算函数进行周期计算,得到所述复位周期数值,其中,所述复位周期计算函数如下所示:
结合第一方面的,在第一方面的第三实施方式中,所述按照预设的数据采集规则,对所述光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到对应的陀螺测试数据步骤,包括:获取预设的数据采集规则,并对所述数据采集规则进行解析,确定对应的数据采集样本量及采集时间间隔;对所述光纤陀螺进行实际运行测试,并基于所述数据采集样本量和所述采集时间间隔对所述光纤陀螺进行测试数据采集,得到所述陀螺测试数据。
结合第一方面,在第一方面的第四实施方式中,所述对所述陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值步骤,包括:对所述陀螺测试数据进行傅里叶变化处理,得到变换数据坐标集合;对所述变换数据坐标集合进行曲线映射,得到数据变化曲线;基于所述数据变化曲线,对所述陀螺测试数据进行频率分析,得到对应的尖刺特征频率;对所述尖刺特征频率进行周期映射处理,得到对应的尖刺周期特征值。
结合第一方面,在第一方面的第五实施方式中,所述基于所述复位周期数值,对所述尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差,包括:对所述复位周期数值及所述尖刺周期特征值进行比值计算,得到比值计算结果;对所述比值计算结果进行阈值分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差。
结合第一方面或第一方面的第一实施方式至第一方面的第五实施方式,在第一方面的第六实施方式中,所述当所述相位误差分析结果为存在误差时,基于所述相位误差分析结果生成与所述光纤陀螺对应的目标误差消除策略,并通过所述目标误差消除策略对所述光纤陀螺进行误差消除处理步骤,包括:当所述误差分析结果为存在误差时,对预置的误差策略数据库进行策略匹配,生成所述目标误差消除策略;通过所述目标误差消除策略中的回路补偿子策略对所述陀螺测试数据对应的波导电压进行数值补偿处理,得到补偿处理结果;对所述补偿处理结果进行残余误差分析,得到残余误差分析结果,其中,所述残余误差分析结果包括存在残余误差与不存在残余误差;当所述残余误差分析结果为存在残余误差时,通过所述目标误差消除策略中的光学隔离子策略对所述光纤陀螺进行光学隔离处理。
本方案中,服务器通过光学隔离子策略对光纤陀螺进行光学隔离处理,通过采取补偿外的直接手段加以消除,进一步提升误差消除的准确度及效率。
根据第二方面,本发明实施例提供了一种光纤陀螺的误差分析及消除装置,包括:
参数获取模块,用于获取预置的光纤陀螺的陀螺参数信息,并通过预置的周期计算函数集合对所述陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值;
数据采集模块,用于按照预设的数据采集规则,对所述光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到对应的陀螺测试数据;
第一分析模块,用于对所述陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;
第二分析模块,用于基于所述复位周期数值,对所述尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差;
误差消除模块,用于当所述相位误差分析结果为存在误差时,基于所述相位误差分析结果生成与所述光纤陀螺对应的目标误差消除策略,并通过所述目标误差消除策略对所述光纤陀螺进行误差消除处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中光纤陀螺的误差分析及消除方法的流程图;
图2为本发明实施例中对光纤陀螺在实际测试测试过程中的测试数据进行数据采集的流程图;
图3为本发明实施例中对陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析的流程图;
图4为本发明实施例中生成目标误差消除策略并根据目标误差消除策略进行误差消除的流程图;
图5为本发明实施例中光纤陀螺的误差分析及消除装置的示意图;
图6为本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
附图标记:
501、参数获取模块;502、数据采集模块;503、第一分析模块;504、第二分析模块;505、误差消除模块;601、处理器;602、存储器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为便于理解,下面对本发明实施例的具体流程进行描述,请参阅图1,图1是本发明实施例的光纤陀螺的误差分析及消除方法的流程图,如图1所示,该流程图包括以下步骤:
步骤S101:获取预置的光纤陀螺的陀螺参数信息,并通过预置的周期计算函数集合对陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值;
可以理解的是,本发明的执行主体可以为光纤陀螺的误差分析及消除装置,还可以是终端或者服务器,具体此处不做限定。本发明实施例以服务器为执行主体为例进行说明。
需要说明的是,在本申请方案中,首先需要确定光纤陀螺的尺寸等具体参数信息,
通过理论计算2复位周期数值,其中,由于光纤陀螺采用相位测量方法,相位累加值最大
模值为2,该相位值所对应波导的电压也叫2电压,每当相位达到2后就重新复位0相
位。复位的过程称之为2复位,具体的,服务器获取当前光纤陀螺对应的陀螺参数信息,并
根据周期计算函数集合对该陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值,其中,
该陀螺参数信息包括陀螺入射光波长、真空光速与预设纬度下的地球转速、陀螺光纤敏感
环长度及陀螺等效直径。
步骤S102:按照预设的数据采集规则,对光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到对应的陀螺测试数据;
需要说明的是,光纤陀螺确是一种高可靠、高性能惯导器件,但因环境的不确定性以及一些基础器件材料的固有属性,难免会出现一些误差情况。比如环圈胶体分子长时间应力弛豫和应力释放过程,会导致陀螺输出产生尖刺。特别是在胶分子受到温度循环或者紫外照射情况下出现尖刺现象出现的概率会更高。以高精度陀螺为例,在装配过程中因采用陶瓷基底无金属外壳封装的裸波导,波导尾纤在紫外光固化过程中,导致其相位电压出现偏差,从而在陀螺输出中产生一系列或者独立的尖刺,经过反复置换试验发现,尖刺发生的工序为波导单端尾纤熔接盘绕后紫外固化期间。通过多支故障波导样本单独遮挡试验进一步定位到波导耦合尾纤处紫外固化胶,在该处紫外胶再次受到紫外照射后,会诱发进一步固化和附加应力,导致耦合点处波导受到应力双折射,进而诱发出来的陀螺跳刺现象。
具体的,在本申请实施例中,当确定复位周期数值后,为了对零偏跳刺现象进行分析,准确定位误差原因,需要对尖刺的特征值进行提取,因此需要对尖刺间隔时间进行准确测量和数据分析,具体的,服务器通过该数据采集规则进行数据采集,其中,该数据采集规则可以为高速采集方法,例如按照每秒采集400个数据的规则进行数据采集,进一步的,首先将光纤陀螺置于静基座上,对该光纤陀螺通电后进行实际运行测试,进一步按照高速采集方法进行数据采集,得到陀螺测试数据,以便于后续对该陀螺测试数据进行尖刺周期特征进行分析。
步骤S103:对陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;
具体的,服务器对陀螺测试数据进行傅里叶变换处理,获得尖刺周期特征值,其中,在对陀螺测试数据进行傅里叶变换处理时,服务器根据与数据采集规则对应的的采样频率,确定采样频率和陀螺测试数据时间长度,对数据进行规范化处理,其中,对陀螺测试数据进行规范化处理的目的是确保数据长度是2的整数次幂,符合傅里叶变换条件,对陀螺测试数据进行数字傅里叶变换,进一步的,服务器提取尖刺点发生的周期值,具体的,服务器计算相邻尖刺所对应的横坐标间隔,该间隔所对应的时间就是尖刺发生的周期值,进而输出与尖刺点所对应的周期结果,并将该与尖刺点所对应的周期结果作为该尖刺周期特征值。
步骤S104:基于复位周期数值,对尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差;
其中,需要说明的是,当2电压出现不准的时候就会出现2复位,此时陀螺测
试数据中含有一个相位误差,也叫2复位误差,具体的,服务器对该复位周期数值及尖刺
周期特征值进行比值计算,当该比值等于1时,确定该相位误差分析结果为不存在相位误
差,当该比值不等于1时,确定该相位误差分析结果为存在相位误差。
步骤S105:当相位误差分析结果为存在误差时,基于相位误差分析结果生成与光纤陀螺对应的目标误差消除策略,并通过目标误差消除策略对光纤陀螺进行误差消除处理。
需要说明的是,对于2复位不准所产生的误差,通常的方法是采用回路补偿的方
法加以抑制,对2电压变化的波导进行2回路线路补偿,观察尖峰是否消失,如果仍有
残余的误差就证明2回路补偿失效,就需要采取更为直接手段对误差源进行消除,反复试
验表明紫外照射后的2复位信息用线路补偿技术通常是失效的,无法彻底消除误差。其
中,一方面由于高精度光纤陀螺工作的温变并不剧烈,所以2电压不准误差非常小,线路
上细分调平很难完全分辨,所以无法单纯通过线路方法解决问题;另一方面即便采用高精
细线路对于静止状态2复位误差准确提取和补偿,但在较大速率作用下2复位信息过
于频繁不容易高动态提取和快速补偿,极端情况下系统环境中存在其他杂散光干扰条件
下,尤其在有紫外辐照源的情况下,辐照源引起的相位误差通常是随机的,无法得到根治。
为了适应高精度使用需求,有必要对诱因根源采取补偿外的直接手段加以消除。
在本申请实施例中,当相位误差分析结果为存在误差时,服务器基于相位误差分析结果生成与光纤陀螺对应的目标误差消除策略,该目标误差消除策略包括回路补偿子策略及光学隔离子策略,首先服务器通过回路补偿子策略对陀螺测试数据进行初始误差消除,若仍存在残余误差,则进一步服务器通过光学隔离子策略对该光纤陀螺进行光学隔离处理进行误差消除处理。
通过执行步骤,获取光纤陀螺的陀螺参数信息,通过周期计算函数集合对陀螺参数信息进行周期计算,得到复位周期数值;按照预设的数据采集规则,对光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到陀螺测试数据;对陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;基于复位周期数值对尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到相位误差分析结果,通过理论计算的复位周期数值与实际测试过程中尖刺周期特征值进行数据比对,可以对光纤陀螺的输出数值进行精准比对,提升对光纤陀螺输出数值的误差分析准确率,同时当相位误差分析结果为存在误差时,基于相位误差分析结果生成目标误差消除策略,并通过目标误差消除策略对光纤陀螺进行误差消除处理,可以针对该相位误差分析结果,进一步明确当前相位误差存在的原因,并采取误差消除策略进行误差消除,更有针对性的进行误差消除,进一步提升对光纤陀螺误差消除的准确率。
在一具体实施例中,执行步骤S102的过程可以具体包括如下步骤:
(1)获取预设的数据采集规则,并对数据采集规则进行解析,确定对应的数据采集样本量及采集时间间隔;
(2)对光纤陀螺进行实际运行测试,并基于数据采集样本量和采集时间间隔对光纤陀螺进行测试数据采集,得到陀螺测试数据。
具体的,该数据采集规则可以为高速采集方法,例如按照每秒采集400个数据的规则进行数据采集,其中,当服务器对数据采集规则解析确定数据采集样本量及采集时间间隔后,将光纤陀螺置于静基座上,对该光纤陀螺通电后进行实际运行测试,进一步按照高速采集方法进行数据采集,得到陀螺测试数据,以便于后续对该陀螺测试数据进行尖刺周期特征进行分析。
在一具体实施例中,执行步骤S104的过程可以具体包括如下步骤:
(1)对复位周期数值及尖刺周期特征值进行比值计算,得到比值计算结果;
(2)对比值计算结果进行阈值分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差。
具体的,服务器对该复位周期数值及尖刺周期特征值进行比值计算,确定对应的比值计算结果,进而对该比值计算结果进行阈值分析,其中,在本社区内实施例中,该阈值确定为1,也即,当该比值等于1时,确定该相位误差分析结果为不存在相位误差,当该比值不等于1时,确定该相位误差分析结果为存在相位误差。
在一具体实施例中,如图2所示,执行步骤S101的过程可以具体包括如下步骤:
S201:对光纤陀螺进行尺寸信息采集,得到与光纤陀螺对应的尺寸信息集合,其中,尺寸信息集合包括陀螺光纤敏感环长度及陀螺等效直径;
S202:对光纤陀螺进行模拟运行参数分析,得到与光纤陀螺对应的目标运行参数,其中,目标运行参数包括陀螺入射光波长、真空光速与预设纬度下的地球转速;
S203:对尺寸信息集合与目标运行参数进行数据合并,得到陀螺参数信息;
S204:基于陀螺参数信息,通过周期计算函数集合对光纤陀螺进行复位周期计算,得到复位周期数值。
在一具体实施例中,执行步骤S204的过程可以具体包括如下步骤:
(1)基于陀螺参数信息集合,通过周期计算函数集合中的相位变化计算函数进行相位变化计算,得到陀螺相位变化数值,其中,相位变化计算函数如下所示:
(2)基于陀螺相位变化数值,通过周期计算函数集合中的脉冲数量计算函数进行脉冲数量计算,得到目标脉冲数量,其中,脉冲数量计算函数如下所示:
(3)基于目标脉冲数量,通过周期计算函数集合中的复位周期计算函数进行周期计算,得到复位周期数值,其中,复位周期计算函数如下所示:
具体的,对于静基座光纤陀螺测试,Ω为当地纬度下地球输入转速,L、D分别为陀
螺光纤敏感环长度和陀螺等效直径,λ为陀螺入射光波长,c为真空光速,为陀螺相位变
化数值,服务器通过该相位变化计算函数进行相位变化值计算,确定对应的陀螺相位变化
数值后,通过脉冲数量计算函数进行脉冲数量计算,得到目标脉冲数量,其中,脉冲数量计
算函数如下所示:
其中,num为输出脉冲数量,为陀螺相位变化数值,为预设纬度下的地球转
速,为陀螺光纤敏感环长度,为陀螺等效直径,为陀螺入射光波长,c为真空光速,需
要说明的是,脉冲数量计算函数中num为一个2π相位中所包含的输出脉冲个数,进一步的,
服务器根据该脉冲数量计算函数进行脉冲数量计算,确定对应的输出脉冲数量,进一步的,
服务器根据该目标脉冲改数量,通过复位周期计算函数进行复位周期数值计算,其中,复位
周期计算函数如下所示:
其中,n为光纤折射率,为解调反馈周期,为预设纬度下的地球转速,为陀螺
光纤敏感环长度,为陀螺等效直径,为陀螺入射光波长,c为真空光速,需要说明的是,具体可以解释为解调反馈周期,在该周期内将相位信息一方面解调输出,另一方面通过
负反馈通道送入闭环系统,如果采用四态调制,若一个渡越时间反馈一次的话,那么实
际就等于光纤环渡越时间。具体的,服务器输入陀螺尺寸数据、陀螺入射光波长和预设纬度
下的地球转速进行周期计算,具体的,本申请实施例中,该预设纬度下的地球转速具体可以
为当地转速(9.48°/h),最终,服务器通过该复位周期计算函数求得对应的复位周期数值。
例如,将上述多种参数确定后,带入到周期计算函数中具体计算过程如下所示:
通过上述计算式可以得出,本申请实施例的复位周期计算结果为0.482s,进一步的,服务器后续可以对并对陀螺测试数据进行傅里叶变换,获得尖刺周期特征值,并通过对比测得的数据周期是否等于理论计算的2π复位周期,以此为判据确定上述波导2π电压是否发生变化,进一步确定是否存在相位误差。
在一具体实施例中,如图3所示,执行步骤S103的过程可以具体包括如下步骤:
S301:对陀螺测试数据进行傅里叶变化处理,得到变换数据坐标集合;
S302:对变换数据坐标集合进行曲线映射,得到数据变化曲线;
S303:基于数据变化曲线,对陀螺测试数据进行频率分析,得到对应的尖刺特征频率;
S304:对尖刺特征频率进行周期映射处理,得到对应的尖刺周期特征值。
本方案步骤中,服务器根据与数据采集规则对应的的采样频率,确定采样频率和
陀螺测试数据时间长度,对数据进行规范化处理,其中,对陀螺测试数据进行规范化处理的
目的是确保数据长度是2的整数次幂,符合傅里叶变换条件,对陀螺测试数据进行数字傅里
叶变换,得到变换数据坐标集合,进而服务器根据变换数据坐标集合进行曲线映射,得到数
据变化曲线,具体的,服务器根据预置的坐标系对变换数据坐标集合进行曲线拟合,生成数
据变化曲线,基于数据变化曲线,对陀螺测试数据进行频率分析,得到对应的尖刺特征频
率,进一步的,服务器根据尖刺特征频率提取尖刺点发生的周期值,例如,当该数据变换曲
线中频率间隔时间为有固有频率为2.071Hz的周期数据,则代表尖刺间隔周期为0.482s,需
要说明的是,固有频率与间隔周期互为倒数,也即上述尖刺周期特征值与复位周期数值完
全相符,则确认上述尖刺产生的时刻确为2电压复位时刻,同时在后续步骤中可以确定当
前误差结果为不存在误差,具体的,服务器在根据尖刺特征频率提取尖刺点发生的周期值
时,服务器可以通过计算相邻尖刺所对应的横坐标间隔,该间隔所对应的时间就是尖刺发
生的周期值,进而输出与尖刺点所对应的周期结果,并将该与尖刺点所对应的周期结果作
为该尖刺周期特征值。
在一具体实施例中,如图4所示,的步骤S105,具体包括如下步骤:
S401:当误差分析结果为存在误差时,对预置的误差策略数据库进行策略匹配,生成目标误差消除策略;
S402:通过目标误差消除策略中的回路补偿子策略对陀螺测试数据对应的波导电压进行数值补偿处理,得到补偿处理结果;
S403:对补偿处理结果进行残余误差分析,得到残余误差分析结果,其中,残余误差分析结果包括存在残余误差与不存在残余误差;
S404:当残余误差分析结果为存在残余误差时,通过目标误差消除策略中的光学隔离子策略对光纤陀螺进行光学隔离处理。
具体的,当误差分析结果为存在误差时,对预置的误差策略数据库进行策略匹配,
生成目标误差消除策略,具体的,当存在误差是,服务器通过预置的误差策略数据库进行策
略文件生成,得到对应的目标误差策略,该目标误差消除策略包括回路补偿子策略及光学
隔离子策略,进一步的,采用回路补偿的方法加以抑制,对2电压变化的波导进行2回
路线路补偿,观察尖峰是否消失,如果仍有残余的误差就证明2回路补偿失效,就需要采
取更为直接手段对误差源进行消除。
其中,反复试验表明紫外照射后的2复位信息用线路补偿技术通常是失效的,无
法彻底消除误差。其中,一方面由于高精度光纤陀螺工作的温变并不剧烈,所以2电压不
准误差非常小,线路上细分调平很难完全分辨,所以无法单纯通过线路方法解决问题;另一
方面即便采用高精细线路对于静止状态2复位误差准确提取和补偿,但在较大速率作用
下2复位信息过于频繁不容易高动态提取和快速补偿,极端情况下系统环境中存在其他
杂散光干扰条件下,尤其在有紫外辐照源的情况下,辐照源引起的相位误差通常是随机的,
无法得到根治。为了适应高精度使用需求,有必要对诱因根源采取补偿外的直接手段加以
消除。
具体的,通过目标误差消除策略中的回路补偿子策略对陀螺测试数据对应的波导电压进行数值补偿处理,得到补偿处理结果,对补偿处理结果进行残余误差分析,得到残余误差分析结果,其中,残余误差分析结果包括存在残余误差与不存在残余误差,当残余误差分析结果为存在残余误差时,通过目标误差消除策略中的光学隔离子策略对光纤陀螺进行光学隔离处理,其中,需要说明的是,陀螺波导耦合处的胶水为紫外固化胶,在紫外线照射引起的二次固化和附加应力作用到波导上,会导致波导2π电压不准确和额外相位误差,因此消除光纤陀螺环圈组件高低温零偏跳刺的问题可以转换为消除紫外线对胶水的影响问题,进一步的,在陀螺波导耦合处的胶水外侧设置一层紫外线隔绝膜,以完成对光纤陀螺的光学隔离处理,本申请方案中,服务器通过光学隔离子策略对光纤陀螺进行光学隔离处理,通过采取补偿外的直接手段加以消除,进一步提升误差消除的准确度及效率。紫外线隔绝膜厚度为0.1mm,紫外线隔绝膜的成分包括:硅胶、碳、银和六甲基磷酰三胺,质量配比为:9.2:0.5:0.2:0.1,其中,紫外线隔绝膜主成分由不含C=C双键的硅基高分子材料构成,辅料含有碳粉和银粉纳米材料以及六甲基磷酰三胺粉末掺杂而成,其中HPT主要作用是紫外吸收剂和耐候剂,起到抗老化和对紫外线的吸收。银粉起到对紫外线反射和抗吸收作用,同时起到导热均匀性。碳粉的作用是对紫外线吸收和导热均匀性。
本发明实施例还提供了一种光纤陀螺的误差分析及消除装置,如图5所示,该光纤陀螺的误差分析及消除装置具体包括:
参数获取模块501,用于获取预置的光纤陀螺的陀螺参数信息,并通过预置的周期计算函数集合对所述陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值;
数据采集模块502,用于按照预设的数据采集规则,对所述光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到对应的陀螺测试数据;
第一分析模块503,用于对所述陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;
第二分析模块504,用于基于所述复位周期数值,对所述尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差;
误差消除模块505,用于当所述相位误差分析结果为存在误差时,基于所述相位误差分析结果生成与所述光纤陀螺对应的目标误差消除策略,并通过所述目标误差消除策略对所述光纤陀螺进行误差消除处理。
可选的,所述参数获取模块501还包括:
采集单元,用于对所述光纤陀螺进行尺寸信息采集,得到与所述光纤陀螺对应的尺寸信息集合,其中,所述尺寸信息集合包括陀螺光纤敏感环长度及陀螺等效直径;
分析单元,用于对所述光纤陀螺进行模拟运行参数分析,得到与所述光纤陀螺对应的目标运行参数,其中,所述目标运行参数包括陀螺入射光波长、真空光速与预设纬度下的地球转速;
合并单元,用于对所述尺寸信息集合与所述目标运行参数进行数据合并,得到陀螺参数信息;
计算单元,用于基于所述陀螺参数信息,通过所述周期计算函数集合对所述光纤陀螺进行复位周期计算,得到所述复位周期数值。
可选的,所述计算单元具体用于:基于所述陀螺参数信息集合,通过所述周期计算函数集合中的相位变化计算函数进行相位变化计算,得到陀螺相位变化数值,其中,所述相位变化计算函数如下所示:
基于所述陀螺相位变化数值,通过所述周期计算函数集合中的脉冲数量计算函数进行脉冲数量计算,得到目标脉冲数量,其中,所述脉冲数量计算函数如下所示:
基于所述目标脉冲数量,通过所述周期计算函数集合中的复位周期计算函数进行周期计算,得到所述复位周期数值,其中,所述复位周期计算函数如下所示:
可选的,所述数据采集模块502具体用于:获取预设的数据采集规则,并对所述数据采集规则进行解析,确定对应的数据采集样本量及采集时间间隔;对所述光纤陀螺进行实际运行测试,并基于所述数据采集样本量和所述采集时间间隔对所述光纤陀螺进行测试数据采集,得到所述陀螺测试数据。
可选的,所述第一分析模块503具体用于:对所述陀螺测试数据进行傅里叶变化处理,得到变换数据坐标集合;对所述变换数据坐标集合进行曲线映射,得到数据变化曲线;基于所述数据变化曲线,对所述陀螺测试数据进行频率分析,得到对应的尖刺特征频率;对所述尖刺特征频率进行周期映射处理,得到对应的尖刺周期特征值。
可选的,所述第二分析模块504具体用于:对所述复位周期数值及所述尖刺周期特征值进行比值计算,得到比值计算结果;对所述比值计算结果进行阈值分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差。
可选的,所述误差消除模块505具体用于:当所述误差分析结果为存在误差时,对预置的误差策略数据库进行策略匹配,生成所述目标误差消除策略;
通过所述目标误差消除策略中的回路补偿子策略对所述陀螺测试数据对应的波导电压进行数值补偿处理,得到补偿处理结果;对所述补偿处理结果进行残余误差分析,得到残余误差分析结果,其中,所述残余误差分析结果包括存在残余误差与不存在残余误差;当所述残余误差分析结果为存在残余误差时,通过所述目标误差消除策略中的光学隔离子策略对所述光纤陀螺进行光学隔离处理。
通过各个组成部分的协同合作,获取光纤陀螺的陀螺参数信息,通过周期计算函数集合对陀螺参数信息进行周期计算,得到复位周期数值;按照预设的数据采集规则,对光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到陀螺测试数据;对陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;基于复位周期数值对尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到相位误差分析结果,通过理论计算的复位周期数值与实际测试过程中尖刺周期特征值进行数据比对,可以对光纤陀螺的输出数值进行精准比对,提升对光纤陀螺输出数值的误差分析准确率,同时当相位误差分析结果为存在误差时,基于相位误差分析结果生成目标误差消除策略,并通过目标误差消除策略对光纤陀螺进行误差消除处理,可以针对该相位误差分析结果,进一步明确当前相位误差存在的原因,并采取误差消除策略进行误差消除,更有针对性的进行误差消除,进一步提升对光纤陀螺误差消除的准确率。
本发明实施例还提供了一种电子设备,如图6所示,该电子设备可以包括处理器601和存储器602,其中处理器601和存储器602可以通过总线或者其他方式连接,图6中以通过总线连接为例。
处理器601可以为中央处理器(Central Processing Unit,CPU)。处理器601还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片,或者各类芯片的组合。存储器602作为一种非暂态计算机可读存储介质,可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块,如本发明实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器601通过运行存储在存储器602中的非暂态软件程序、指令以及模块,从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理,即实现方法。
存储器602可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储处理器601所创建的数据等。此外,存储器602可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非暂态存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中,存储器602可选包括相对于处理器601远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至处理器601。网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器602中,当被处理器601执行时,执行方法。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质,计算机存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令可执行任意方法实施例中的人员统计方法。其中,存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)、随机存储记忆体(RandomAccess Memory,RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DisK Drive,缩写:HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive,SSD)等;存储介质还可以包括种类的存储器的组合。
本领域技术人员可以理解,实现实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的,程序可存储于一计算机可读取存储介质中,其中,存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DisK Drive,缩写:HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive,SSD)等;存储介质还可以包括种类的存储器的组合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种光纤陀螺的误差分析及消除方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取预置的光纤陀螺的陀螺参数信息,并通过预置的周期计算函数集合对所述陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值;
按照预设的数据采集规则,对所述光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到对应的陀螺测试数据;
对所述陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;
基于所述复位周期数值,对所述尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差;
当所述相位误差分析结果为存在误差时,基于所述相位误差分析结果生成与所述光纤陀螺对应的目标误差消除策略,并通过所述目标误差消除策略对所述光纤陀螺进行误差消除处理,其中,当所述相位误差分析结果为存在误差时,对预置的误差策略数据库进行策略匹配,生成所述目标误差消除策略;通过所述目标误差消除策略中的回路补偿子策略对所述陀螺测试数据对应的波导电压进行数值补偿处理,得到补偿处理结果;对所述补偿处理结果进行残余误差分析,得到残余误差分析结果,其中,所述残余误差分析结果包括存在残余误差与不存在残余误差;当所述残余误差分析结果为存在残余误差时,通过所述目标误差消除策略中的光学隔离子策略对所述光纤陀螺进行光学隔离处理。
2.根据权利要求1所述的光纤陀螺的误差分析及消除方法,其特征在于,所述获取预置的光纤陀螺的陀螺参数信息,并通过预置的周期计算函数对所述陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值步骤,包括:
对所述光纤陀螺进行尺寸信息采集,得到与所述光纤陀螺对应的尺寸信息集合,其中,所述尺寸信息集合包括陀螺光纤敏感环长度及陀螺等效直径;
对所述光纤陀螺进行模拟运行参数分析,得到与所述光纤陀螺对应的目标运行参数,其中,所述目标运行参数包括陀螺入射光波长、真空光速与预设纬度下的地球转速;
对所述尺寸信息集合与所述目标运行参数进行数据合并,得到陀螺参数信息;
基于所述陀螺参数信息,通过所述周期计算函数集合对所述光纤陀螺进行复位周期计算,得到所述复位周期数值。
3.根据权利要求2所述的光纤陀螺的误差分析及消除方法,其特征在于,所述基于所述陀螺参数信息,通过所述周期计算函数集合对所述光纤陀螺进行复位周期计算,得到所述复位周期数值步骤,包括:
基于所述陀螺参数信息集合,通过所述周期计算函数集合中的相位变化计算函数进行相位变化计算,得到陀螺相位变化数值,其中,所述相位变化计算函数如下所示:
基于所述陀螺相位变化数值,通过所述周期计算函数集合中的脉冲数量计算函数进行脉冲数量计算,得到目标脉冲数量,其中,所述脉冲数量计算函数如下所示:
基于所述目标脉冲数量,通过所述周期计算函数集合中的复位周期计算函数进行周期计算,得到所述复位周期数值,其中,所述复位周期计算函数如下所示:
4.根据权利要求1所述的光纤陀螺的误差分析及消除方法,其特征在于,所述按照预设的数据采集规则,对所述光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到对应的陀螺测试数据步骤,包括:
获取预设的数据采集规则,并对所述数据采集规则进行解析,确定对应的数据采集样本量及采集时间间隔;
对所述光纤陀螺进行实际运行测试,并基于所述数据采集样本量和所述采集时间间隔对所述光纤陀螺进行测试数据采集,得到所述陀螺测试数据。
5.根据权利要求1所述的光纤陀螺的误差分析及消除方法,其特征在于,所述对所述陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值步骤,包括:
对所述陀螺测试数据进行傅里叶变化处理,得到变换数据坐标集合;
对所述变换数据坐标集合进行曲线映射,得到数据变化曲线;
基于所述数据变化曲线,对所述陀螺测试数据进行频率分析,得到对应的尖刺特征频率;
对所述尖刺特征频率进行周期映射处理,得到对应的尖刺周期特征值。
6.根据权利要求1所述的光纤陀螺的误差分析及消除方法,其特征在于,所述基于所述复位周期数值,对所述尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差,包括:
对所述复位周期数值及所述尖刺周期特征值进行比值计算,得到比值计算结果;
对所述比值计算结果进行阈值分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差。
7.一种光纤陀螺的误差分析及消除装置,用以执行如权利要求1至6任一项所述的光纤陀螺的误差分析及消除方法,其特征在于,包括:
参数获取模块,用于获取预置的光纤陀螺的陀螺参数信息,并通过预置的周期计算函数集合对所述陀螺参数信息进行周期计算,得到对应的复位周期数值;
数据采集模块,用于按照预设的数据采集规则,对所述光纤陀螺在实际测试过程中的测试数据进行数据采集,得到对应的陀螺测试数据;
第一分析模块,用于对所述陀螺测试数据进行尖刺周期特征分析,得到尖刺周期特征值;
第二分析模块,用于基于所述复位周期数值,对所述尖刺周期特征值进行相位误差分析,得到对应的相位误差分析结果,其中,所述相位误差分析结果包括存在误差和不存在误差;
误差消除模块,用于当所述相位误差分析结果为存在误差时,基于所述相位误差分析结果生成与所述光纤陀螺对应的目标误差消除策略,并通过所述目标误差消除策略对所述光纤陀螺进行误差消除处理,其中,当所述相位误差分析结果为存在误差时,对预置的误差策略数据库进行策略匹配,生成所述目标误差消除策略;通过所述目标误差消除策略中的回路补偿子策略对所述陀螺测试数据对应的波导电压进行数值补偿处理,得到补偿处理结果;对所述补偿处理结果进行残余误差分析,得到残余误差分析结果,其中,所述残余误差分析结果包括存在残余误差与不存在残余误差;当所述残余误差分析结果为存在残余误差时,通过所述目标误差消除策略中的光学隔离子策略对所述光纤陀螺进行光学隔离处理。
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