CN116067400B - 基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统 - Google Patents

基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116067400B
CN116067400B CN202310208247.1A CN202310208247A CN116067400B CN 116067400 B CN116067400 B CN 116067400B CN 202310208247 A CN202310208247 A CN 202310208247A CN 116067400 B CN116067400 B CN 116067400B
Authority
CN
China
Prior art keywords
zero
optic gyroscope
turntable
target
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310208247.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116067400A (zh
Inventor
赵坤
刘伯晗
吴晓乐
左文龙
李德春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
707th Research Institute of CSIC
Original Assignee
707th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 707th Research Institute of CSIC filed Critical 707th Research Institute of CSIC
Priority to CN202310208247.1A priority Critical patent/CN116067400B/zh
Publication of CN116067400A publication Critical patent/CN116067400A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116067400B publication Critical patent/CN116067400B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

本发明涉及惯性导航领域，公开了一种基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统，用于提高对光纤陀螺进行零偏性能以及标度性能分析时的准确率。该方法包括：对测试装置进行测试参数设置，在参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试；采集目标光纤陀螺的测试数据；对测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到多个零偏值及多个零偏稳定性参数；对多个零偏值进行平均值计算，得到零偏均值，进而进行零偏稳定性数值分析，得到零偏稳定性数据；对目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定标度因数；进行性能指标分析，得到目标零偏稳定性性能指标，通过标度因数及目标零偏稳定性性能指标对目标光纤陀螺进行性能分析，得到对应的性能分析结果。

Description

基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统
技术领域
本发明涉及惯性导航领域，尤其涉及一种基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统。
背景技术
随着光纤陀螺技术的进步以及应用逐渐推广，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、水下等船用应用场合，要求光纤陀螺精度高连续导航工作，为此，如何准确测试光纤陀螺精度以便评估陀螺是否满足系统应用需求显得尤为重要。
通常光纤陀螺精度通过直接测试方法加以确定，陀螺零偏稳定性通常采用静态测试获得多组陀螺数据，然后进行数据的平均和方差统计分析，传统的测试数据的处理方法是以陀螺采集的时间为序列，得到一组时序数据数，然后对时序数据进行等点数分组平滑，然后求方差，最终确定陀螺精度核心指标。在测试过程中为了降低环境对陀螺真实数据的干扰，通常需要采用隔振、恒温条件。上述条件一旦出现空间温度梯度，或者光纤陀螺附近热源分布较近时，会产生温度漂移，进而直接影响测试结果。此外，光纤陀螺在系统应用过程中，通常系统处于一定温度控制条件，且速率转台很少处于静止状态，而是以相对固定的速率旋转运动状态，因此，传统的静态测试条件无法反映光纤陀螺在动态测试条件下的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统，解决了对光纤陀螺进行零偏性能以及标度性能分析时准确率较低的技术问题。
本发明提供了一种基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法，包括：对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试，其中，所述测试装置包括：恒温温箱、速率转台以及隔振基座；根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据；对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；对每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏值进行平均值计算，得到零偏均值，并通过每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏稳定性参数进行零偏稳定性数值分析，得到与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据；通过所述零偏均值对所述目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数；通过与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据进行零偏稳定性性能指标分析，得到目标零偏稳定性性能指标，并通过与所述目标光纤陀螺对应的标度因数以及所述目标零偏稳定性性能指标对所述目标光纤陀螺进行性能分析，得到对应的性能分析结果。
在本发明中，所述对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试步骤，包括：调用预置的测试装置，按照预设夹角阈值对所述速率转台和目标光纤陀螺进行敏感轴夹角设置，并通过所述恒温温箱对所述目标光纤陀螺进行保温设置；在测试参数设置完成后，开启所述速率转台对目标光纤陀螺进行性能测试。
在本发明中，所述根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据步骤，包括：获取预置的多个转台旋转周期，并对每个所述转台旋转周期进行旋转参数分析，确定每个所述转台旋转周期对应的目标旋转参数；基于每个所述转台旋转周期对应的目标旋转参数，根据预置的数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据。
在本发明中，所述对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数步骤，包括：通过零偏值计算公式对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏值，其中，所述零偏值的计算公式如下所示：
Figure SMS_1
其中，
Figure SMS_3
为零偏值，avg表示对数据进行平均计算，/>
Figure SMS_7
表示在/>
Figure SMS_12
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_4
表示在/>
Figure SMS_9
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_11
表示在/>
Figure SMS_14
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_2
表示在/>
Figure SMS_6
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_10
、/>
Figure SMS_13
、/>
Figure SMS_5
及/>
Figure SMS_8
为四个数据采样周期，对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数。
在本发明中，所述对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数步骤，包括：
通过零偏稳定性参数计算公式对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；其中，所述零偏稳定性参数计算公式如下所示：
Figure SMS_15
其中，
Figure SMS_16
为零偏稳定性参数。
在本发明中，所述通过所述零偏均值对所述目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数步骤，包括：
基于标度因数计算公式，通过所述零偏均值进行标度因数计算，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数，其中，所述标度因数计算公式如下所示：
Figure SMS_17
其中，K为标度因数，B为零偏均值，
Figure SMS_18
为所述目标旋转参数中的转台正向旋转角速度，/>
Figure SMS_19
为所述目标旋转参数中的转台逆向旋转角速度。
本发明还提供了一种基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析系统，包括：
测试模块，用于对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试，其中，所述测试装置包括：恒温温箱、速率转台以及隔振基座；
采集模块，用于根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据；
处理模块，用于对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；
计算模块，用于对每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏值进行平均值计算，得到零偏均值，并通过每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏稳定性参数进行零偏稳定性数值分析，得到与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据；
确定模块，用于通过所述零偏均值对所述目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数；
分析模块，用于通过与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据进行零偏稳定性性能指标分析，得到目标零偏稳定性性能指标，并通过与所述目标光纤陀螺对应的标度因数以及所述目标零偏稳定性性能指标对所述目标光纤陀螺进行性能分析，得到对应的性能分析结果。
本发明中，通过对目标光纤陀螺进行固定角速率的按照一定顺序正反旋转调制激励，然后通过采样及数据解调后获得零偏以及标度因数结果，有效改善传统静态陀螺零偏稳定性因热场均匀性的误差，提高测试精度，采用Allan方差零偏不稳定性评价陀螺性能，利于系统估算导航误差，并且通过动态测试方法，准确反映陀螺动态特性，更加真实反映系统应用状态下性能，进而提高光纤陀螺的零偏性能和标度性能。
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为本发明实施例中基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法的流程图。
图2为本发明实施例中一个转台旋转周期的示意图。
图3为本发明实施例中对测试数据进行转速调制和转速解调处理的流程图。
图4为本发明实施例中基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析系统的示意图。
附图标记：
301、测试模块；302、采集模块；303、处理模块；304、计算模块；305、确定模块；306、分析模块。
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是本发明实施例的基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法的流程图，如图1所示，该流程图包括以下步骤：
S101、对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试，其中，测试装置包括：恒温温箱、速率转台以及隔振基座；
需要说明的是，速率转台的特定转速为6°/s，在实际测试过程中可以根据实际情况进行调整，隔振基座可以有效隔离环境中较大线振动以及人为环境干扰，具体的，首先对该测试装置进行参数设置，其中，需要对目标光纤陀螺进行敏感轴分析，需要说明的是，在对目标光纤陀螺进行性能测试时，需要保证目标光纤陀螺的敏感轴与速率转台的敏感轴之间的轴间夹角小于1°，同时，需要启动该恒温温箱，并确保目标光纤陀螺的温度与恒温温箱的温度一致，目的是保证目标光纤陀螺陀螺内部的温度分布均匀，根据上述条件对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试。
S102、根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集目标光纤陀螺对应的测试数据；
需要说明的是，该数据采集策略指示需要在速率转台运行平稳的条件下进行数据采集，如图2所示，图2为一个转台旋转周期的示意图，其中，在一个转台旋转周期曲线中，转台首先正向旋转，平稳后速率可以固定为6°/s，正向旋转的保持时间为
Figure SMS_20
，然后反向旋转，平稳后速率可以固定为-10°/s，反向旋转的保持时间为/>
Figure SMS_21
及/>
Figure SMS_22
的时间和，接着转台正向旋转，正向旋转的保持时间为/>
Figure SMS_23
，以此为周期循环转动，当转台转速平稳时，采集目标光纤陀螺对应的测试数据，在进行数据采集时，可以设置在每个数据采样周期内采集n个数，例如，数据采样周期可以为60秒，n可以为600。
S103、对测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；
S104、对每个转台旋转周期对应的多个零偏值进行平均值计算，得到零偏均值，并通过每个转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数进行零偏稳定性数值分析，得到与目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据；
需要说明的是，对测试数据进行转速调制和转速解调处理，首先，对该测试数据按转台旋转周期进行数据分类，确定每个转台旋转周期对应的测试数据，进一步地，通过零偏值计算公式对每个转台旋转周期对应的测试数据进行零偏值计算，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏值，通过零偏稳定性参数计算公式对每个转台旋转周期对应的测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数，进一步地，对每个转台旋转周期对应的多个零偏值进行平均值计算，得到零偏均值，并通过每个转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数进行零偏稳定性数值分析，得到与目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据，需要说明的是，在对测试数据进行转速调制和转速解调处理时，还可以预先对该测试数据进行平滑处理，以提高对该测试数据进行分析的准确度。
S105、通过零偏均值对目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定与目标光纤陀螺对应的标度因数；
S106、通过与目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据进行零偏稳定性性能指标分析，得到目标零偏稳定性性能指标，并通过与目标光纤陀螺对应的标度因数以及目标零偏稳定性性能指标对目标光纤陀螺进行性能分析，得到对应的性能分析结果。
其中，基于标度因数计算公式，通过零偏均值进行标度因数计算，确定与目标光纤陀螺对应的标度因数，进一步地，通过与目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据进行零偏稳定性性能指标分析，其中，对于目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据进行Allan方差分析，确定对应的Allan方差，并通过该Allan方差进行零偏稳定性性能指标分析，得到目标零偏稳定性性能指标，并通过与目标光纤陀螺对应的标度因数以及目标零偏稳定性性能指标对目标光纤陀螺进行性能分析，得到对应的性能分析结果。
通过执行上述步骤，通过对目标光纤陀螺进行固定角速率的按照一定顺序正反旋转调制激励，然后通过采样及数据解调后获得零偏以及标度因数结果，有效改善传统静态陀螺零偏稳定性因热场均匀性的误差，提高测试精度，采用Allan方差零偏不稳定性评价陀螺性能，利于系统估算导航误差，并且通过动态测试方法，准确反映陀螺动态特性，更加真实反映系统应用状态下性能，进而提高光纤陀螺的零偏性能和标度性能。
在一具体实施例中，执行步骤S101的过程可以具体包括如下步骤：
（1）调用预置的测试装置，按照预设夹角阈值对速率转台和目标光纤陀螺进行敏感轴夹角设置，并通过恒温温箱对目标光纤陀螺进行保温设置；
（2）在测试参数设置完成后，开启速率转台对目标光纤陀螺进行性能测试。
需要说明的是，速率转台的特定转速为6°/s，在实际测试过程中可以根据实际情况进行调整，隔振基座可以有效隔离环境中较大线振动以及人为环境干扰，具体的，首先对该测试装置进行参数设置，其中，需要对目标光纤陀螺进行敏感轴分析，需要说明的是，在对目标光纤陀螺进行性能测试时，需要保证目标光纤陀螺的敏感轴与速率转台的敏感轴之间的轴间夹角小于1°，具体的，按照预设夹角阈值对速率转台和目标光纤陀螺进行敏感轴夹角设置，并通过恒温温箱对目标光纤陀螺进行保温设置，在进行保温设置时，启动该恒温温箱，并确保目标光纤陀螺的温度与恒温温箱的温度一致，目的是保证目标光纤陀螺陀螺内部的温度分布均匀，根据上述条件对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试。
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）获取预置的多个转台旋转周期，并对每个转台旋转周期进行旋转参数分析，确定每个转台旋转周期对应的目标旋转参数；
（2）基于每个转台旋转周期对应的目标旋转参数，根据预置的数据采集策略，采集目标光纤陀螺对应的测试数据。
具体的，获取预置的多个转台旋转周期，并对每个转台旋转周期进行旋转参数分析，确定每个转台旋转周期对应的目标旋转参数，其中，该目标旋转参数包括旋转周期及旋转方向，如图2所示，图2为一个转台旋转周期的示意图，其中，在一个转台旋转周期曲线中，转台首先正向旋转，平稳后速率可以固定为6°/s，正向旋转的保持时间为
Figure SMS_24
，然后反向旋转，平稳后速率可以固定为-10°/s，反向旋转的保持时间为/>
Figure SMS_25
及/>
Figure SMS_26
的时间和，接着转台正向旋转，正向旋转的保持时间为/>
Figure SMS_27
，以此为周期循环转动，当转台转速平稳时，采集目标光纤陀螺对应的测试数据，在进行数据采集时，可以设置在每个数据采样周期内采集n个数，例如，数据采样周期可以为60秒，n可以为600，进一步地，基于每个转台旋转周期对应的目标旋转参数，根据预置的数据采集策略，采集目标光纤陀螺对应的测试数据。
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：
S201、通过零偏值计算公式对测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏值，其中，零偏值的计算公式如下所示：
Figure SMS_28
其中，
Figure SMS_31
为零偏值，avg表示对数据进行平均计算，/>
Figure SMS_34
表示在/>
Figure SMS_39
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_35
表示在/>
Figure SMS_38
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_40
表示在/>
Figure SMS_41
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_29
表示在/>
Figure SMS_32
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_36
、/>
Figure SMS_37
、/>
Figure SMS_30
及/>
Figure SMS_33
为四个数据采样周期。
S202、对测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数。
具体的，通过零偏值计算公式对测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏值，其中，零偏值的计算公式如下所示：
Figure SMS_42
其中，
Figure SMS_44
为零偏值，avg表示对数据进行平均计算，/>
Figure SMS_48
表示在/>
Figure SMS_50
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_45
表示在/>
Figure SMS_47
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_49
表示在/>
Figure SMS_51
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_43
表示在/>
Figure SMS_46
周期内的采集的测试数据，对测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数。
在一具体实施例中，执行步骤S202的过程可以具体包括如下步骤：
（1）通过零偏稳定性参数计算公式对测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；其中，零偏稳定性参数计算公式如下所示：
Figure SMS_52
其中，
Figure SMS_53
为零偏稳定性参数。
在一具体实施例中，执行步骤S105的过程可以具体包括如下步骤：
（1）基于标度因数计算公式，通过零偏均值进行标度因数计算，确定与目标光纤陀螺对应的标度因数，其中，标度因数计算公式如下所示：
Figure SMS_54
其中，K为标度因数，B为零偏均值，
Figure SMS_55
为目标旋转参数中的转台正向旋转角速度，
Figure SMS_56
为目标旋转参数中的转台逆向旋转角速度。
需要说明的是，通过零偏稳定性参数计算公式对测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；其中，零偏稳定性参数计算公式如下所示：
Figure SMS_57
其中，
Figure SMS_58
为零偏稳定性参数。
需要说明的是，在计算标度因数时，基于标度因数计算公式，通过零偏均值进行标度因数计算，确定与目标光纤陀螺对应的标度因数，其中，标度因数计算公式如下所示：
Figure SMS_59
其中，K为标度因数，B为零偏均值，
Figure SMS_60
为目标旋转参数中的转台正向旋转角速度，
Figure SMS_61
为目标旋转参数中的转台逆向旋转角速度。
本发明实施例还提供了一种基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析系统，如图4所示，该基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析系统具体包括：
测试模块301，用于对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试，其中，所述测试装置包括：恒温温箱、速率转台以及隔振基座；
采集模块302，用于根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据；
处理模块303，用于对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；
计算模块304，用于对每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏值进行平均值计算，得到零偏均值，并通过每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏稳定性参数进行零偏稳定性数值分析，得到与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据；
确定模块305，用于通过所述零偏均值对所述目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数；
分析模块306，用于通过与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据进行零偏稳定性性能指标分析，得到目标零偏稳定性性能指标，并通过与所述目标光纤陀螺对应的标度因数以及所述目标零偏稳定性性能指标对所述目标光纤陀螺进行性能分析，得到对应的性能分析结果。
可选的，所述测试模块301具体用于：调用预置的测试装置，按照预设夹角阈值对所述速率转台和目标光纤陀螺进行敏感轴夹角设置，并通过所述恒温温箱对所述目标光纤陀螺进行保温设置；在测试参数设置完成后，开启所述速率转台对目标光纤陀螺进行性能测试。
可选的，所述采集模块302具体用于：获取预置的多个转台旋转周期，并对每个所述转台旋转周期进行旋转参数分析，确定每个所述转台旋转周期对应的目标旋转参数；基于每个所述转台旋转周期对应的目标旋转参数，根据预置的数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据。
可选的，所述处理模块303具体用于：通过零偏值计算公式对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏值，其中，所述零偏值的计算公式如下所示：
Figure SMS_62
其中，
Figure SMS_64
为零偏值，avg表示对数据进行平均计算，/>
Figure SMS_69
表示在/>
Figure SMS_73
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_66
表示在/>
Figure SMS_68
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_72
表示在/>
Figure SMS_75
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_63
表示在/>
Figure SMS_67
周期内的采集的测试数据，/>
Figure SMS_71
、/>
Figure SMS_74
、/>
Figure SMS_65
及/>
Figure SMS_70
为四个数据采样周期；
对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数。
可选的，所述确定模块305具体用于：基于标度因数计算公式，通过所述零偏均值进行标度因数计算，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数，其中，所述标度因数计算公式如下所示：
Figure SMS_76
其中，K为标度因数，B为零偏均值，
Figure SMS_77
为所述目标旋转参数中的转台正向旋转角速度，/>
Figure SMS_78
为所述目标旋转参数中的转台逆向旋转角速度。
通过各个组成部分的协同合作，对目标光纤陀螺进行固定角速率的按照一定顺序正反旋转调制激励，然后通过采样及数据解调后获得零偏以及标度因数结果，有效改善传统静态陀螺零偏稳定性因热场均匀性的误差，提高测试精度，采用Allan方差零偏不稳定性评价陀螺性能，利于系统估算导航误差，并且通过动态测试方法，准确反映陀螺动态特性，更加真实反映系统应用状态下性能，进而提高光纤陀螺的零偏性能和标度性能。
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 (4)

1.一种基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试，其中，所述测试装置包括：恒温温箱、速率转台以及隔振基座；
根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据，其中，所述根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据步骤，包括：获取预置的多个转台旋转周期，并对每个所述转台旋转周期进行旋转参数分析，确定每个所述转台旋转周期对应的目标旋转参数；基于每个所述转台旋转周期对应的目标旋转参数，根据预置的数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据；
在一个转台旋转周期曲线中，转台首先正向旋转，平稳后速率固定为6°/s，正向旋转的保持时间为
Figure QLYQS_1
，然后反向旋转，平稳后速率固定为-10°/s，反向旋转的保持时间为/>
Figure QLYQS_2
及/>
Figure QLYQS_3
的时间和，接着转台正向旋转，正向旋转的保持时间为/>
Figure QLYQS_4
，以此为周期循环转动，当转台转速平稳时，采集目标光纤陀螺对应的测试数据；
对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数，其中，所述对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数步骤，包括：通过零偏值计算公式对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏值，其中，所述零偏值计算公式如下所示：
Figure QLYQS_5
其中，
Figure QLYQS_7
为零偏值，avg表示对数据进行平均计算，/>
Figure QLYQS_10
表示在/>
Figure QLYQS_14
周期内的采集的测试数据，/>
Figure QLYQS_9
表示在/>
Figure QLYQS_12
周期内的采集的测试数据，/>
Figure QLYQS_15
表示在/>
Figure QLYQS_17
周期内的采集的测试数据，
Figure QLYQS_6
表示在/>
Figure QLYQS_13
周期内的采集的测试数据，/>
Figure QLYQS_16
、/>
Figure QLYQS_18
、/>
Figure QLYQS_8
及/>
Figure QLYQS_11
为四个数据采样周期；对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；
所述对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数步骤，包括：通过零偏稳定性参数计算公式对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；其中，所述零偏稳定性参数计算公式如下所示：
Figure QLYQS_19
其中，
Figure QLYQS_20
为零偏稳定性参数；
对每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏值进行平均值计算，得到零偏均值，并通过每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏稳定性参数进行零偏稳定性数值分析，得到与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据；
通过所述零偏均值对所述目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数；
通过与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据进行零偏稳定性性能指标分析，得到目标零偏稳定性性能指标，并通过与所述目标光纤陀螺对应的标度因数以及所述目标零偏稳定性性能指标对所述目标光纤陀螺进行性能分析，得到对应的性能分析结果。
2.根据权利要求1所述的基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法，其特征在于，所述对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试步骤，包括：
调用预置的测试装置，按照预设夹角阈值对所述速率转台和目标光纤陀螺进行敏感轴夹角设置，并通过所述恒温温箱对所述目标光纤陀螺进行保温设置；
在测试参数设置完成后，开启所述速率转台对目标光纤陀螺进行性能测试。
3.根据权利要求1所述的基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法，其特征在于，所述通过所述零偏均值对所述目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数步骤，包括：
基于标度因数计算公式，通过所述零偏均值进行标度因数计算，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数，其中，所述标度因数计算公式如下所示：
Figure QLYQS_21
其中，K为标度因数，B为零偏均值，
Figure QLYQS_22
为所述目标旋转参数中的转台正向旋转角速度，
Figure QLYQS_23
为所述目标旋转参数中的转台逆向旋转角速度。
4.一种基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析系统，用以执行如权利要求1-3任一项所述的基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法，其特征在于，包括：
测试模块，用于对测试装置进行测试参数设置，并在测试参数设置完成后，对目标光纤陀螺进行性能测试，其中，所述测试装置包括：恒温温箱、速率转台以及隔振基座；
采集模块，用于根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据，其中，所述根据预置的多个转台旋转周期和数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据步骤，包括：获取预置的多个转台旋转周期，并对每个所述转台旋转周期进行旋转参数分析，确定每个所述转台旋转周期对应的目标旋转参数；基于每个所述转台旋转周期对应的目标旋转参数，根据预置的数据采集策略，采集所述目标光纤陀螺对应的测试数据；
在一个转台旋转周期曲线中，转台首先正向旋转，平稳后速率固定为6°/s，正向旋转的保持时间为
Figure QLYQS_24
，然后反向旋转，平稳后速率固定为-10°/s，反向旋转的保持时间为/>
Figure QLYQS_25
及/>
Figure QLYQS_26
的时间和，接着转台正向旋转，正向旋转的保持时间为/>
Figure QLYQS_27
，以此为周期循环转动，当转台转速平稳时，采集目标光纤陀螺对应的测试数据；
处理模块，用于对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数，其中，所述对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏值以及每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数步骤，包括：通过零偏值计算公式对所述测试数据进行转速调制和转速解调处理，得到每个转台旋转周期对应的多个零偏值，其中，所述零偏值计算公式如下所示：
Figure QLYQS_28
其中，
Figure QLYQS_32
为零偏值，avg表示对数据进行平均计算，/>
Figure QLYQS_35
表示在/>
Figure QLYQS_37
周期内的采集的测试数据，/>
Figure QLYQS_30
表示在/>
Figure QLYQS_33
周期内的采集的测试数据，/>
Figure QLYQS_38
表示在/>
Figure QLYQS_40
周期内的采集的测试数据，
Figure QLYQS_29
表示在/>
Figure QLYQS_36
周期内的采集的测试数据，/>
Figure QLYQS_39
、/>
Figure QLYQS_41
、/>
Figure QLYQS_31
及/>
Figure QLYQS_34
为四个数据采样周期；对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；
所述对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数步骤，包括：通过零偏稳定性参数计算公式对所述测试数据进行零偏稳定性参数计算，得到每个所述转台旋转周期对应的多个零偏稳定性参数；其中，所述零偏稳定性参数计算公式如下所示：
Figure QLYQS_42
其中，
Figure QLYQS_43
为零偏稳定性参数；
计算模块，用于对每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏值进行平均值计算，得到零偏均值，并通过每个所述转台旋转周期对应的多个所述零偏稳定性参数进行零偏稳定性数值分析，得到与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据；
确定模块，用于通过所述零偏均值对所述目标光纤陀螺进行标度因数分析，确定与所述目标光纤陀螺对应的标度因数；
分析模块，用于通过与所述目标光纤陀螺对应的零偏稳定性数据进行零偏稳定性性能指标分析，得到目标零偏稳定性性能指标，并通过与所述目标光纤陀螺对应的标度因数以及所述目标零偏稳定性性能指标对所述目标光纤陀螺进行性能分析，得到对应的性能分析结果。
CN202310208247.1A 2023-03-07 2023-03-07 基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统 Active CN116067400B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310208247.1A CN116067400B (zh) 2023-03-07 2023-03-07 基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310208247.1A CN116067400B (zh) 2023-03-07 2023-03-07 基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116067400A CN116067400A (zh) 2023-05-05
CN116067400B true CN116067400B (zh) 2023-06-16

Family

ID=86173323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310208247.1A Active CN116067400B (zh) 2023-03-07 2023-03-07 基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116067400B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104034350A (zh) * 2014-05-21 2014-09-10 浙江大学 一种光纤陀螺标度因数参数的快速测试方法
CN109357690A (zh) * 2018-11-23 2019-02-19 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种光纤陀螺环圈组件标度稳定性测试分析方法
CN109974747A (zh) * 2019-03-21 2019-07-05 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统
CN111308256A (zh) * 2020-03-30 2020-06-19 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 消磁系统误差分析测试系统及测试方法
CN112781623A (zh) * 2021-01-13 2021-05-11 北京世维通光智能科技有限公司 一种光纤陀螺仪状态检测与测试系统
CN114413895A (zh) * 2022-02-24 2022-04-29 中国人民解放军国防科技大学 光纤陀螺旋转惯导联合定位方法、装置、设备及介质

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104034350A (zh) * 2014-05-21 2014-09-10 浙江大学 一种光纤陀螺标度因数参数的快速测试方法
CN109357690A (zh) * 2018-11-23 2019-02-19 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种光纤陀螺环圈组件标度稳定性测试分析方法
CN109974747A (zh) * 2019-03-21 2019-07-05 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种多路高速光纤陀螺数据采集及测试系统
CN111308256A (zh) * 2020-03-30 2020-06-19 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 消磁系统误差分析测试系统及测试方法
CN112781623A (zh) * 2021-01-13 2021-05-11 北京世维通光智能科技有限公司 一种光纤陀螺仪状态检测与测试系统
CN114413895A (zh) * 2022-02-24 2022-04-29 中国人民解放军国防科技大学 光纤陀螺旋转惯导联合定位方法、装置、设备及介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN116067400A (zh) 2023-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106052595B (zh) 基于激光陀螺捷联惯导的三轴转台轴线垂直度检测方法
CN109459054B (zh) 一种基于自准直跟踪的动基座姿态校准方法
CN109163734B (zh) 一种基于双轴光纤旋转调制组合导航系统的自主标定方法
CN110375726A (zh) 一种光纤陀螺系统级温度补偿方法、装置和光纤惯导系统
CN110068355A (zh) 一种光纤陀螺标度因数指标高精度测试方法
CN118274884B (zh) 惯性测量单元的误差补偿方法
CN112964240B (zh) 一种连续寻北装置、方法、电子设备及存储介质
CN106595710A (zh) 一种用于惯性导航系统的系统级二次温度补偿方法
CN110361031A (zh) 一种基于回溯理论的imu全参数误差快速标定方法
CN111089576A (zh) 光纤陀螺实际输出值确定方法、光纤陀螺阀值测试方法
CN118067157B (zh) 一种惯性测量单元性能评估方法、装置、设备及介质
CN108844551B (zh) 一种惯性平台系统陀螺仪动态精度的测试方法
CN109211278B (zh) 一种mimu加速度计非线性度自动标定的系统与方法
CN116067400B (zh) 基于旋转调制测试的光纤陀螺性能分析方法及系统
CN113267202B (zh) 光纤陀螺标度因数非线性误差补偿方法
CN113865619A (zh) 一种改善高精度光纤陀螺全温零偏稳定性的方法
CN111609869B (zh) 基于假设检验的正反多位置光纤陀螺方位效应判断方法
CN109724579B (zh) 一种陀螺罗经标定方法、装置、计算设备及存储介质
CN109443326B (zh) 一种工程机械定位方法及系统
CN113865576B (zh) 基于插值的光纤陀螺、磁温交联耦合误差补偿方法及系统
CN108716925A (zh) 一种九轴传感器的标定方法及装置
CN115574797A (zh) 一种基于转台位置模式的角速度测量误差的测试方法
CN108803373A (zh) 一种三轴转台的地速消除方法
CN113064178B (zh) 基于二维激光扫描仪的三维点云数据获取方法及设备
CN111707288B (zh) 一种无水平台的微型惯性传感器零位测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant