CN116295537B - 陀螺仪性能测试方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种陀螺仪性能测试方法、装置、存储介质及电子设备,应用于航空航天技术领域,其中方法包括:向装载陀螺仪的转台发送测试信号;所述转台响应于所述测试信号的频率变化进行运动;接收所述转台发送的当前频率对应的第一响应信号以及所述陀螺仪发送的所述当前频率对应的第二响应信号;基于所述第一响应信号的相位,所述第二响应信号的相位,以及所述测试信号的相位,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟和/或时间延迟;基于所述陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟,生成所述陀螺仪的性能测试结果。本申请提供的方法和装置,提高了陀螺仪的性能测试准确度。
Description
技术领域
本申请涉及航空航天技术领域,具体而言,涉及一种陀螺仪性能测试方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
惯组是测量载体角增量(或角速率)以及加速度的装置,是航天器的重要组成部分,主要由加速度计和陀螺仪组成。陀螺仪用于测量载体的角速率,配合姿态控制算法可以为姿态控制系统提供航天器的实时姿态信息,是实现航天器姿态稳定的重要器件。
陀螺仪输出数据的精度是影响航天器姿态控制系统动态性能的重要因素,通过调节滤波器参数可以提高陀螺仪输出数据的精度,但输出数据的延时会受滤波器影响,且数据的延时会降低姿态控制系统的动态控制能力。
因此,在设计航天器姿态控制系统时,需要对惯组中陀螺仪的延迟性能进行测试,而如何对惯组中陀螺仪的延迟性能进行测试成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种陀螺仪性能测试方法、装置、存储介质及电子设备,用以解决现有技术中如何对惯组中陀螺仪的延迟性能进行测试的技术问题。
第一方面,本申请提供了一种陀螺仪性能测试方法,包括:
向装载陀螺仪的转台发送测试信号;所述转台响应于所述测试信号的频率变化进行运动;
接收所述转台发送的当前频率对应的第一响应信号以及所述陀螺仪发送的所述当前频率对应的第二响应信号;
基于所述第一响应信号的相位,所述第二响应信号的相位,以及所述测试信号的相位,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟和/或时间延迟;
基于所述陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟,生成所述陀螺仪的性能测试结果。
在一些实施例中,所述基于所述第一响应信号的相位,所述第二响应信号的相位,以及所述测试信号的相位,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟和/或时间延迟,包括:
基于所述第一响应信号的相位与所述测试信号的相位之间的差值,确定所述转台在所述当前频率下的相位响应;
基于所述第二响应信号的相位与所述测试信号的相位之间的差值,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位响应;
基于所述陀螺仪在所述当前频率下的相位响应与所述转台在所述当前频率下的相位响应之间的差值,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟;
基于所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟与所述当前频率的比值,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的时间延迟。
在一些实施例中,所述接收所述转台发送的当前频率对应的第一响应信号以及所述陀螺仪发送的所述当前频率对应的第二响应信号之后,所述方法还包括:
基于所述第一响应信号的幅值与所述测试信号的幅值之间的比值,确定所述转台在所述当前频率下的幅值响应;
基于所述第二响应信号的幅值和所述测试信号的幅值之间的比值,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的幅值响应。
在一些实施例中,所述测试信号的幅值和相位是基于如下步骤确定的:
获取所述测试信号的幅度变化函数;
对所述幅度变化函数进行求导,得到所述测试信号的角速率变化函数;
基于所述角速率变化函数确定所述测试信号的幅值和相位。
在一些实施例中,所述测试信号包括多个测试子信号和多个预设信号;所述预设信号用于连接不同频率的测试子信号;
所述多个测试子信号是基于频率大小依序排列的;
所述预设信号与各个测试子信号的幅值均不相同,或者所述预设信号与各个测试子信号的频率均不相同。
在一些实施例中,所述第一响应信号的幅值和相位以及所述第二响应信号的幅值和相位是基于如下步骤确定的:
将所述第一响应信号和所述第二响应信号均进行傅里叶变换,得到所述第一响应信号对应的第一傅里叶展开系数,以及所述第二响应信号对应的第二傅里叶展开系数;
基于所述第一傅里叶展开系数确定所述第一响应信号的幅值和相位;
基于所述第二傅里叶展开系数确定所述第二响应信号的幅值和相位。
第二方面,本申请提供了一种陀螺仪性能测试装置,包括:
陀螺仪、仿真机和转台;
所述陀螺仪锁定在所述转台上;
所述仿真机与所述转台和所述陀螺仪通信连接;
所述仿真机发送测试信号至所述转台,执行上述的方法。
在一些实施例中,所述装置还包括光纤反射内存卡;
所述光纤反射内存卡设置在所述仿真机中,用于传输所述测试信号和所述第一响应信号;
所述转台为三轴转台,所述陀螺仪的三个轴分别与所述三轴转台的三个轴相平行。
第三方面,本申请提供了一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
第四方面,本申请提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行所述程序时实现上述的方法。
本申请提供的陀螺仪性能测试方法、装置、存储介质及电子设备,通过在测试信号中设置多个频率,使得转台可以在多个频率下进行运动;通过将陀螺仪连接在转台上,可以使转台带动陀螺仪进行运动,可以获取各个频率下的转台和陀螺仪的响应信号;通过接收转台发送的当前频率对应的第一响应信号,以及陀螺仪发送的当前频率对应的第二响应信号,可以确定第一响应信号的相位,第二响应信号的相位,以及测试信号的相位,进而确定陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟;通过获取陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟,可以生成陀螺仪的性能测试结果,可以更加全面地获取陀螺仪的频率响应特性,提高了陀螺仪的性能测试准确度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,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为本申请一个实施例提供的陀螺仪性能测试方法的流程示意图;
图2是本申请另一个实施例提供的陀螺仪性能测试方法的流程示意图;
图3是本申请一个实施例提供的陀螺仪性能测试装置的结构示意图;
图4是本申请一个实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
图1是本申请一个实施例提供的陀螺仪性能测试方法的流程示意图,如图1所示,该方法包括步骤110、步骤120、步骤130和步骤140。该方法流程步骤仅仅作为本申请一个可能的实现方式。
步骤110、向装载陀螺仪的转台发送测试信号;所述转台响应于所述测试信号的频率变化进行运动。
具体地,本申请实施例提供的陀螺仪性能测试方法涉及的设备包括陀螺仪、仿真机和转台。陀螺仪可以为航天器中的惯组中的陀螺仪。转台可以为单轴转台、三轴转台或六轴转台等。
以转台为三轴为例,三轴转台可以包括三个独立的转动轴,以及按从外到内的顺序,分别绕三个转动轴转动的三个框架。最内侧的框架上设置有负载盒。负载盒用于装载惯组。
测试时,惯组需安装在负载盒上,即陀螺仪装载在转台的负载盒上。
陀螺仪性能测试方法的执行主体为仿真机。仿真机与陀螺仪和转台可以通过电缆通信连接,仿真机可以向转台发送测试信号。
测试信号为用于测试陀螺仪的频率响应性能的信号。测试信号可以包括多个测试子信号,各个测试子信号的频率不同。测试信号可以为正弦波。
例如,仿真机向转台发送测试指令,测试指令中可以包括测试信号的信号幅值、测试频率和各个测试子信号的重复次数等。
例如测试信号的幅值可以为1.0°,即转台的运动角度幅值为1.0°。测试子信号为n个,不同测试子信号对应不同的频率。第个测试子信号对应的测试频率为/>。测试信号中设置的多个频率可以为/>。每个测试子信号的重复次数为6,即每个测试子信号在测试信号中出现6个完整周期。
转台接收到测试信号后,会根据测试信号的变化做出相应的运动。
步骤120、接收转台发送的当前频率对应的第一响应信号以及陀螺仪发送的当前频率对应的第二响应信号。
具体地,当转台在当前频率下进行运动时,转台中设置的传感器会对各个方向的角速度进行感知,生成当前频率对应的第一响应信号。第一响应信号为在当前频率下转台的角速率响应信号。
同理,当转台在当前频率下带动陀螺仪进行运动时,陀螺仪会对各个方向的角速度进行感知,生成当前频率对应的第二响应信号。第二响应信号为在当前频率下陀螺仪的角速率响应信号。
陀螺仪和转台上的传感器可以将当前频率对应的第一响应信号和第二响应信号发送至仿真机,仿真机将接收的第一响应信号和第二响应信号进行进一步的处理。
步骤130、基于第一响应信号的相位,第二响应信号的相位,以及测试信号的相位,确定陀螺仪在当前频率下的相位延迟和/或时间延迟。
具体地,可以将第一响应信号进行傅里叶变换,得到第一响应信号的相位;将第二响应信号进行傅里叶变换,得到第二响应信号的相位;根据测试信号的角速率与时间的关系,得到测试信号的相位。
根据第一响应信号的相位,第二响应信号的相位,以及测试信号的相位,可以确定陀螺仪在当前频率下的相位延迟。根据陀螺仪在当前频率下的相位延迟以及当前频率,可以确定陀螺仪在当前频率下的时间延迟。
步骤140、基于陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟,生成陀螺仪的性能测试结果。
具体地,陀螺仪的相位延迟越大,陀螺仪的准确度越低,性能越差;陀螺仪的时间延迟越大,陀螺仪的准确度度越低,性能越差。
可以仅根据陀螺仪在各个频率下的相位延迟,来判断陀螺仪的性能,从而输出该陀螺仪的性能测试结果。
也可以仅根据陀螺仪在各个频率下的时间延迟,来判断陀螺仪的性能,从而输出该陀螺仪的性能测试结果。
还可以根据陀螺仪在各个频率下的相位延迟和时间延迟,来判断陀螺仪的性能,从而输出该陀螺仪的性能测试结果。
性能测试结果中可以包括陀螺仪在各个频率下的相位延迟数据和/或时间延迟数据;相位延迟数据和/或时间延迟数据可以以图表的形式进行展示。
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试方法,通过在测试信号中设置多个频率,使得转台可以在多个频率下进行运动;通过将陀螺仪连接在转台上,可以使转台带动陀螺仪进行运动,可以获取各个频率下的转台和陀螺仪的响应信号;通过接收转台发送的当前频率对应的第一响应信号,以及陀螺仪发送的当前频率对应的第二响应信号,可以确定第一响应信号的相位,第二响应信号的相位,以及测试信号的相位,进而确定陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟;通过获取陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟,可以生成陀螺仪的性能测试结果,可以更加全面地获取陀螺仪的频率响应特性,提高了陀螺仪的性能测试准确度。
需要说明的是,本申请每一个实施方式可以自由组合、调换顺序或者单独执行,并不需要依靠或依赖固定的执行顺序。
在一些实施例中,步骤130包括:
基于第一响应信号的相位与测试信号的相位之间的差值,确定转台在当前频率下的相位响应;
基于第二响应信号的相位与测试信号的相位之间的差值,确定陀螺仪在当前频率下的相位响应;
基于陀螺仪在当前频率下的相位响应与转台在当前频率下的相位响应之间的差值,确定陀螺仪在当前频率下的相位延迟;
基于陀螺仪在当前频率下的相位延迟与当前频率的比值,确定陀螺仪在当前频率下的时间延迟。
具体地,将第一响应信号的相位与测试信号的相位之间的差值,作为转台在当前频率下的相位响应。将第二响应信号的相位与测试信号的相位之间的差值,作为陀螺仪在当前频率下的相位响应。
例如,当测试信号中的当前频率为时,第一响应信号的相位为/>;第二响应信号的相位为/>;测试信号的相位为/>。在零时刻,/>可以选择初相为零。
转台在当前频率下的相位响应为/>:
陀螺仪在当前频率下的相位响应为/>:
将陀螺仪在当前频率下的相位响应的基础上,扣除转台在当前频率下的相位响应,可以得到陀螺仪在当前频率下的相位延迟/>:
根据陀螺仪在当前频率下的相位延迟与当前频率的比值,可以得到陀螺仪在当前频率下的相位延迟/>对应的时间延迟/>:
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试方法,通过在陀螺仪的当前频率下的相位响应的基础上,扣除转台在当前频率下的相位响应,去除了转台引入的测量误差,提高了陀螺仪性能测试的准确度。
在一些实施例中,步骤120之后,该方法还包括:
基于第一响应信号的幅值与测试信号的幅值之间的比值,确定转台在当前频率下的幅值响应;
基于第二响应信号的幅值和测试信号的幅值之间的比值,确定陀螺仪在当前频率下的幅值响应。
具体地,本申请实施例还可以获取陀螺仪在各个频率下的幅值响应,以进一步对陀螺仪的性能进行测试。
例如,当测试信号中的当前频率为时,第一响应信号的幅值为/>;第二响应信号的幅值为/>;测试信号的幅值为/>;转台在当前频率/>下的幅值响应/>为:
陀螺仪在当前频率下的幅值响应为:
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试方法,通过第一响应信号在当前频率下的幅值、第二响应信号在当前频率下的幅值,以及测试信号在当前频率下的幅值,可以得到陀螺仪在当前频率下的幅值响应,可以进一步通过幅值对陀螺仪的性能进行表征,提高了陀螺仪性能测试的全面性。
在一些实施例中,测试信号的幅值和相位是基于如下步骤确定的:
获取测试信号的幅度变化函数;
对幅度变化函数进行求导,得到测试信号的角速率变化函数;
基于角速率变化函数确定测试信号的幅值和相位。
具体地,幅度变化函数为测试信号的幅度随时间变化的函数;角速率变化函数为测试信号的角速率随时间变化的函数。
以测试信号为正弦波为例,测试信号的幅度变化函数如下:
其中,为当前频率/>对应的幅度变化函数;/>为时间,/>为设定的幅值。对幅度变化函数进行求导,可以得到测试信号的角速率变化函数:
其中,为测试信号的角速率。测试信号的幅值/>,相位,初相为零。
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试方法,通过计算测试信号的幅值和相位,可以得到陀螺仪的幅值和相位,从而对测试陀螺仪的性能进行表征,提高了测试的测试效率。
在一些实施例中,第一响应信号的幅值和相位以及第二响应信号的幅值和相位是基于如下步骤确定的:
将第一响应信号和第二响应信号均进行傅里叶变换,得到第一响应信号对应的第一傅里叶展开系数,以及第二响应信号对应的第二傅里叶展开系数;
基于第一傅里叶展开系数确定第一响应信号的幅值和相位;
基于第二傅里叶展开系数确定第二响应信号的幅值和相位。
具体地,将第一响应信号和第二响应信号均进行傅里叶转换,可以得到第一响应信号的幅值和相位,以及第二响应信号的幅值和相位。
因为傅里叶转换的二阶及二阶以上的级数对第一响应信号和第二响应信号的影响较小,所以本申请实施例只进行一阶的傅里叶转换。当前频率对应的测试信号的函数关系式的傅里叶一级级数展开如下:
其中,为直流分量,在本申请实施例中可以为零;/>为采样周期。
由傅里叶展开系数和/>可以得到对应响应信号的幅值/>和相位/>:
将第一响应信号的角速率带入到上述的傅里叶一级级数展开公式中,即可得到第一响应信号的第一展开系数/>和/>,进而得到第一响应信号/>的幅值/>和相位/>。
同理,将第二响应信号的角速率带入到上述的傅里叶一级级数展开公式,即可得到第二响应信号的第一展开系数/>和/>,进而得到第二响应信号/>的幅值/>和相位/>。
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试方法,通过傅里叶变换将第一响应信号和第二响应信号进行转换,可以得到第一响应信号的幅值和相位,以及第二响应信号的幅值和相位,提高了运算效率,提高了测试陀螺仪性能的测试效率。
在一些实施例中,测试信号包括多个测试子信号和多个预设信号;预设信号用于连接不同频率的测试子信号;
多个测试子信号是基于频率大小依序排列的;
预设信号与各个测试子信号的幅值均不相同,或者预设信号与各个测试子信号的频率均不相同。
具体地,本申请实施例的测试信号中包括了多个测试子信号,以及多个预设信号。各个测试子信号的频率不同,各个测试子信号可以根据频率的大小依序排列的。
例如,各个测试子信号根据频率大小依次从低到高排列;或者各个测试子信号根据频率大小依次从高到低排列。
可选的,还可以获取多组航天器飞行时的飞行频率数据,根据该频率数据的分布规律对各个测试子信号进行排列;或者将各个测试子信号随机排列。
通过在不同的频率规则(频率从高到低、频率从低到高或随机等)下对各个测试子信号进行排列,可以获取陀螺仪在不同频率规则下的频率响应特性,可以得到更准确的性能测试结果。
各个测试子信号之间通过预设信号进行连接。为了使得预设信号容易辨认,预设信号与各个测试子信号的幅值或者频率均不相同。
例如,预设信号可以为间隔1s的零信号。各个测试子信号的起始和结束可以均有1s的零信号。
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试方法,通过预设信号将各个不同频率的测试子信号进行连接,可以区分出预设信号和测试子信号,提高了陀螺仪性能测试的准确度;通过陀螺仪在各个频率下进行运动,可以获取陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟,可以更全面的获取陀螺仪的频率响应特性。
图2是本申请另一个实施例提供的陀螺仪性能测试方法的流程示意图,如图2所示,该方法包括:
步骤210、将惯组安装在转台上,将仿真机、转台和惯组等设备通过电缆连接。惯组可以为微机电系统(Micro-Electro-Mechanic System,MEMS)惯组,转台可以为三轴转台。
以转台为三轴转台,陀螺仪为三轴陀螺仪为例。三轴转台包括三个转动轴,三个转动轴分别为内环轴、中环轴和外环轴。惯组中陀螺仪三个轴(X轴、Y轴和Z轴)需分别与转台的三个转动轴平行。
例如,陀螺仪所对应的X轴延伸方向与三轴转台所对应的内环轴坐标系轴线延伸方向平行;陀螺仪所对应的Y轴延伸方向与三轴转台所对应的中环轴坐标系轴线延伸方向平行;陀螺仪所对应的Z轴延伸方向与三轴转台所对应的外环轴坐标系轴线延伸方向平行。
步骤220、对陀螺仪性能测试装置进行联调。仿真机每1ms通过光纤反射内存卡发送联调指令至转台,并通过光纤反射内存卡采集转台发送的第一响应信息,同时通过422协议接收惯组输出的第二响应信息,确认各个设备间的通信情况。
步骤230、对惯组通电,仿真机发送测试指令至转台,测试指令包括如下内容:
信号幅值均为1.0°,频率有n个,为第/>个频率,每个频率周期为6个,每个频率之间用间隔1s的零信号进行隔开且起始和结束均有1s零信号。对于每一个频率/>,测试信号的幅度随时间变化的函数如下:
步骤240、测试结束后,仿真机得到一组转台发送的第一响应信号以及一组陀螺仪输出的第二响应信号,采样周期。
步骤250、对第一响应信号和第二响应信号均进行傅里叶转换,得到第一响应信号的幅值和相位,以及第二响应信号的幅值和相位。
对测试信号的幅度随时间变化的函数求导,得到测试信号的角速率变化函数:
得到测试信号的幅值,相位/>。
计算转台在当前频率下的幅值响应/>和相位响应/>:
计算陀螺仪在当前频率下的幅值响应/>和相位响应/>:
计算陀螺仪在当前频率下的相位延迟/>:
由上述结果可以计算相位延迟对应的时间延迟:
步骤250、根据得到的陀螺仪的幅值响应、相位响应、相位延迟和时间延迟,输出陀螺仪的性能测试结果。
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试方法,通过去除转台引入的测量误差,提高了陀螺仪性能测试的准确度;通过测量不同频率对应的陀螺仪的时间延迟,对高精度和低延迟稳定控制系统的开发提供了基础。
下面对本申请实施例提供的陀螺仪性能测试装置进行描述,下文描述的陀螺仪性能测试装置与上文描述的陀螺仪性能测试方法可相互对应参照。
图3是本申请一个实施例提供的陀螺仪性能测试装置的结构示意图,如图3所示,该装置包括陀螺仪310、仿真机320和转台330;
陀螺仪310锁定在转台330上;
仿真机320与转台330和陀螺仪310通信连接;
仿真机320发送测试信号至转台330,执行上述的陀螺仪性能测试方法。
具体地,转台可以包括多个转动轴,以及按从外到内的顺序,分别绕各个转动轴转动的多个框架。最内侧的框架上设置有负载盒。负载盒用于装载惯组,惯组包括陀螺仪和加速度计。
测试时,惯组需锁定在负载盒上,即陀螺仪锁定在负载盒上。陀螺仪与转台锁定连接,仿真机与转台和陀螺仪通信连接。
测试时仿真机发送测试信号至转台,转台根据测试信号进行运动。因为陀螺仪与转台锁定连接,所以转台运动时会带动陀螺仪进行运动。仿真机根据转台和陀螺仪运动时所产生的数据进行分析,可以得到陀螺仪的性能测试结果。
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试装置,通过将陀螺仪与转台锁定连接,仿真机与转台和陀螺仪通信连接。可以执行上述的陀螺仪性能测试方法,从而得到陀螺仪的性能测试结果,提高了测试效率和测试准确度。
在一些实施例中,装置还包括光纤反射内存卡;
光纤反射内存卡设置在仿真机中,用于传输测试信号和第一响应信号;
转台为三轴转台,陀螺仪的三个轴分别与三轴转台的三个轴相平行。
具体地,通过光纤反射卡可以提高信号传输效率。通过将转台设置为三轴转台,将陀螺仪的三个轴分别与三轴转台的三个轴相平行,可以获取更准确的数据。
本申请实施例提供的陀螺仪性能测试装置,通过光纤反射卡传输信号,提高了信号传输效率,提高了陀螺仪性能测试的准确度。
在此需要说明的是,本申请实施例提供的陀螺仪性能测试装置,能够实现上述陀螺仪性能测试方法实施例所实现的所有方法步骤,且能够达到相同的技术效果,在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
图4为本申请一个实施例提供的电子设备的结构示意图,如图4所示,该电子设备可以包括:处理器(Processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(Memory)430和通信总线(Communications Bus)440,其中,处理器410,通信接口420,存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑命令,以执行陀螺仪性能测试方法,该方法包括:
向装载陀螺仪的转台发送测试信号;所述转台响应于所述测试信号的频率变化进行运动;接收转台发送的当前频率对应的第一响应信号以及陀螺仪发送的当前频率对应的第二响应信号;基于第一响应信号的相位,第二响应信号的相位,以及测试信号的相位,确定陀螺仪在当前频率下的相位延迟和/或时间延迟;基于陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟,生成陀螺仪的性能测试结果。
此外,上述的存储器中的逻辑命令可以通过软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请实施例提供的电子设备中的处理器可以调用存储器中的逻辑指令,实现上述方法,其具体的实施方式与前述方法实施方式一致,且可以达到相同的有益效果,此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种非暂态计算机可读的存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法。
其具体的实施方式与前述方法实施方式一致,且可以达到相同的有益效果,此处不再赘述。
本申请实施例提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如上述方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种陀螺仪性能测试方法,其特征在于,包括:
向装载陀螺仪的转台发送测试信号;所述转台响应于所述测试信号的频率变化进行运动;
接收所述转台发送的当前频率对应的第一响应信号以及所述陀螺仪发送的所述当前频率对应的第二响应信号;
基于所述第一响应信号的相位,所述第二响应信号的相位,以及所述测试信号的相位,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟和/或时间延迟;
基于所述陀螺仪在各个频率下的相位延迟和/或时间延迟,生成所述陀螺仪的性能测试结果;
其中,所述第一响应信号的相位是将所述第一响应信号进行傅里叶变换得到的;所述第二响应信号的相位是将所述第二响应信号进行傅里叶变换得到的;
所述基于所述第一响应信号的相位,所述第二响应信号的相位,以及所述测试信号的相位,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟和/或时间延迟,包括:基于所述第一响应信号的相位与所述测试信号的相位之间的差值,确定所述转台在所述当前频率下的相位响应;基于所述第二响应信号的相位与所述测试信号的相位之间的差值,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位响应;基于所述陀螺仪在所述当前频率下的相位响应与所述转台在所述当前频率下的相位响应之间的差值,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟;基于所述陀螺仪在所述当前频率下的相位延迟与所述当前频率的比值,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的时间延迟。
2.根据权利要求1所述的陀螺仪性能测试方法,其特征在于,所述接收所述转台发送的当前频率对应的第一响应信号以及所述陀螺仪发送的所述当前频率对应的第二响应信号之后,所述方法还包括:
基于所述第一响应信号的幅值与所述测试信号的幅值之间的比值,确定所述转台在所述当前频率下的幅值响应;
基于所述第二响应信号的幅值和所述测试信号的幅值之间的比值,确定所述陀螺仪在所述当前频率下的幅值响应。
3.根据权利要求1所述的陀螺仪性能测试方法,其特征在于,所述测试信号的幅值和相位是基于如下步骤确定的:
获取所述测试信号的幅度变化函数;
对所述幅度变化函数进行求导,得到所述测试信号的角速率变化函数;
基于所述角速率变化函数确定所述测试信号的幅值和相位。
4.根据权利要求1所述的陀螺仪性能测试方法,其特征在于,所述测试信号还包括多个预设信号;所述预设信号用于连接不同频率的测试子信号;
所述多个测试子信号是基于频率大小依序排列的;
所述预设信号与各个测试子信号的幅值均不相同,或者所述预设信号与各个测试子信号的频率均不相同。
5.根据权利要求2所述的陀螺仪性能测试方法,其特征在于,所述第一响应信号的幅值和相位以及所述第二响应信号的幅值和相位是基于如下步骤确定的:
将所述第一响应信号和所述第二响应信号均进行傅里叶变换,得到所述第一响应信号对应的第一傅里叶展开系数,以及所述第二响应信号对应的第二傅里叶展开系数;
基于所述第一傅里叶展开系数确定所述第一响应信号的幅值和相位;
基于所述第二傅里叶展开系数确定所述第二响应信号的幅值和相位。
6.一种陀螺仪性能测试装置,其特征在于,包括:
陀螺仪、仿真机和转台;
所述陀螺仪锁定在所述转台上;
所述仿真机与所述转台和所述陀螺仪通信连接;
所述仿真机发送测试信号至所述转台,执行权利要求1至5任一项所述的陀螺仪性能测试方法。
7.根据权利要求6所述的陀螺仪性能测试装置,其特征在于,所述装置还包括光纤反射内存卡;
所述光纤反射内存卡设置在所述仿真机中,用于传输所述测试信号和所述第一响应信号;
所述转台为三轴转台,所述陀螺仪的三个轴分别与所述三轴转台的三个轴相平行。
8.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的陀螺仪性能测试方法。
9.一种电子设备,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行权利要求1至5任一项所述的陀螺仪性能测试方法。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07128072A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Hitachi Ltd | 位相変調式光ファイバジャイロ及び角速度の検出方法 |
CN101424543A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-05-06 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种陀螺相位响应的测量装置及方法 |
CN103884352A (zh) * | 2014-03-15 | 2014-06-25 | 浙江大学 | 光纤陀螺输出延迟时间自动测量的方法及装置 |
CN104535079A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 机载光电惯性稳定平台隔离度测试系统及方法 |
CN115900760A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-04-04 | 陕西华燕航空仪表有限公司 | 一种陀螺仪动态特性测试方法、装置、系统及存储介质 |
CN115900677A (zh) * | 2021-08-27 | 2023-04-04 | 意法半导体股份有限公司 | 用于校正陀螺仪解调相位漂移的方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10071824B2 (en) * | 2012-02-08 | 2018-09-11 | Alan D Reth | Method and apparatus for spacecraft gyroscope scale factor calibration |
US9482553B2 (en) * | 2014-09-30 | 2016-11-01 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Calibration systems and methods for gyroscopes |
US11125560B2 (en) * | 2019-07-30 | 2021-09-21 | Invensense, Inc. | Robust method for tuning of gyroscope demodulation phase |
-
2023
- 2023-05-18 CN CN202310560728.9A patent/CN116295537B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07128072A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Hitachi Ltd | 位相変調式光ファイバジャイロ及び角速度の検出方法 |
CN101424543A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-05-06 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种陀螺相位响应的测量装置及方法 |
CN103884352A (zh) * | 2014-03-15 | 2014-06-25 | 浙江大学 | 光纤陀螺输出延迟时间自动测量的方法及装置 |
CN104535079A (zh) * | 2014-11-25 | 2015-04-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 机载光电惯性稳定平台隔离度测试系统及方法 |
CN115900677A (zh) * | 2021-08-27 | 2023-04-04 | 意法半导体股份有限公司 | 用于校正陀螺仪解调相位漂移的方法 |
CN115900760A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-04-04 | 陕西华燕航空仪表有限公司 | 一种陀螺仪动态特性测试方法、装置、系统及存储介质 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
基于慢光效应光学陀螺仪的研究;李冬强;中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑(第4期);I136-102 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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