RU2516369C2 - Method to produce scale ratio of fibre-optic gyroscope - Google Patents
Method to produce scale ratio of fibre-optic gyroscope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2516369C2 RU2516369C2 RU2012138922/28A RU2012138922A RU2516369C2 RU 2516369 C2 RU2516369 C2 RU 2516369C2 RU 2012138922/28 A RU2012138922/28 A RU 2012138922/28A RU 2012138922 A RU2012138922 A RU 2012138922A RU 2516369 C2 RU2516369 C2 RU 2516369C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fog
- optic gyroscope
- angle
- fixed positions
- integral
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике калибровки поворотно-чувствительных устройств без движущихся масс и может быть использовано при разработке и изготовлении волоконно-оптических гироскопов (ВОГ).The invention relates to a technique for calibrating rotary-sensitive devices without moving masses and can be used in the development and manufacture of fiber-optic gyroscopes (FOG).
Известен способ калибровки гироинерциальных измерителей бесплатформенной инерционной навигационной системы (БИНС) ориентации космического аппарата (см., патент РФ №2092402 с приоритетом от 27.05.1992, МПК: В64G 1/24), основанный на обработке измерений ошибок бесплатформенной системы ориентации, производимых с помощью системы астродатчиков перед и после каждого из трех плоских вращений космического аппарата, совершаемых вокруг его связанных осей на углы, не кратные 360°, например, 90° или 180°. В результате оценивают погрешности масштабных коэффициентов гироинерциальных измерителей, ошибки положения осей чувствительности и вызванную этим мультипликативную погрешность БИНС, алгоритм калибровки которой осуществляют с помощью бортового вычислительного устройства.A known method of calibrating gyro-inertial meters of the strapdown inertial navigation system (SINS) of the spacecraft orientation (see, RF patent No. 2092402 with priority from 05/27/1992, IPC: B64G 1/24), based on the processing of measurements of errors of the strap-on orientation system made using systems of astro sensors before and after each of the three plane rotations of the spacecraft, made around its connected axes by angles not multiple of 360 °, for example, 90 ° or 180 °. As a result, the errors of the scale factors of the gyroinertial meters, the errors of the position of the sensitivity axes and the resulting multiplicative error of the SINS, the calibration algorithm of which is carried out using the on-board computing device, are estimated.
Предусматриваемая при использовании известного способа оценка и, соответственно, возможность компенсации мультипликативной погрешности БИНС позволяет повысить точность ориентации космического аппарата, однако реализация данного способа сопряжена со значительными техническими и вычислительными трудностями.Provided for using the known method, the estimation and, accordingly, the possibility of compensating for the SINS multiplicative error makes it possible to increase the accuracy of the orientation of the spacecraft, however, the implementation of this method is fraught with significant technical and computational difficulties.
Наиболее близким аналогом - прототипом является способ калибровки чувствительных элементов бесплатформенной инерционной навигационной системы (БИНС) (см., например, патент РФ №2334947 с приоритетом от 26.03.2007 г., МПК: G01C 25/00), включающий определение масштабных коэффициентов датчиков угловых скоростей (ДУС) путем обработки их сигналов и сравнения полученной информации с информацией от датчиков углов.The closest analogue to the prototype is a method for calibrating the sensitive elements of a strapdown inertial navigation system (SINS) (see, for example, RF patent No. 23334947 with priority dated March 26, 2007, IPC: G01C 25/00), including determining the scale factors of the angle sensors speeds (TLS) by processing their signals and comparing the information received with information from angle sensors.
Данный способ калибровки ДУС основан на использовании двухосного карданного подвеса БИНС и обеспечении специального расположения измерительных осей датчиков относительно осей этого подвеса, что технически выполнить достаточно сложно.This method of calibrating the TLS is based on the use of a two-axis gimbal SINS suspension and providing a special arrangement of the measuring axes of the sensors relative to the axes of this suspension, which is technically difficult to accomplish.
Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего возможность сравнительно простого и эффективного определения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа.The objective of the invention is to develop a method that enables a relatively simple and effective determination of the scale factor of a fiber optic gyroscope.
Сущность изобретения состоит в том, что в предложенном способе получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа (ВОГ), основанном на определении отношения величин интеграла выходного сигнала ВОГ и его углового перемещения, причем угловое перемещение ВОГ осуществляют в виде его колебательного движения с заданной угловой скоростью в пределах выбранного угла качания между двумя фиксированными положениями, при этом величину углового перемещения выбирают кратной величине угла качания, а величину интеграла выходного сигнала ВОГ определяют в виде интеграла модуля этого сигнала, усредненного по количеству периодов колебаний, продолжительность каждого из которых от момента начала и до конца периода определяют по моментам достижения фиксированных положений угла качания.The essence of the invention lies in the fact that in the proposed method for obtaining the scale factor of a fiber optic gyroscope (FOG), based on determining the ratio of the integrals of the output signal of the FOG and its angular displacement, the angular displacement of the VOG is carried out in the form of its oscillatory motion with a given angular velocity in within the selected swing angle between two fixed positions, while the magnitude of the angular displacement is a multiple of the swing angle, and the value of the integral of the output Nala FOG is defined as the integral of the signal module, averaged by the number of oscillation periods, the duration of each of which from the beginning to the end of a period determined by the moments of reaching the fixed positions of swing angle.
Кроме того, угол качания выбирают равным от 1 до 10 градусов, угловую скорость колебательного движения задают в диапазоне 1-15 градус/сек, а величину углового перемещения выбирают равной 1-10 величинам угла качания.In addition, the swing angle is chosen equal to from 1 to 10 degrees, the angular velocity of the oscillatory motion is set in the range of 1-15 degrees / second, and the angular displacement is selected equal to 1-10 values of the swing angle.
Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении возможности простого и эффективного определения масштабного коэффициента ВОГ.The technical result from the use of the invention is to enable simple and effective determination of the scale factor of FOG.
На фиг.1 приведена схема образца устройства, изготовленного для апробации предлагаемого способа получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа.Figure 1 shows a diagram of a sample device made to test the proposed method for obtaining the scale factor of a fiber optic gyroscope.
Здесь обозначено: 1 - основание; 2 - кривошип; 3 - сцепка; 4 - рычаг; 5 - платформа; 6 - волоконно-оптический гироскоп.It is indicated here: 1 - base; 2 - crank; 3 - coupling; 4 - lever; 5 - platform; 6 - fiber optic gyroscope.
Способ получения масштабного коэффициента ВОГ осуществляют следующим образом.A method of obtaining a scale factor of VOG is as follows.
С помощью кривошипа 2 (фиг.1), связанного с платформой 5, производят знакопеременные угловые перемещения установленного на этой платформе волоконно-оптического гироскопа 6, выполненного в виде катушки волоконного контура на базе одномодового поляризационно-устойчивого кварцевого волокна (см., например, патент РФ №2139499 с приоритетом от 05.03.1998 г., МПК: G01C 19/72) длиной 100 м с излучающим модулем в виде суперлюминесцентного диода типа СЛД-2-2 (см., например, http://www.mject-laser.ru/products/diodes) и с фотоприемным модулем - на основе бескорпусного фотодиода типа SSO-PDQ-0.25-5SMD (см., например, http://www.datasheetdir.com/SSO-PDQ-0.25-5+Photodiode). Диаметр катушки волоконного контура составлял -70 мм.Using the crank 2 (Fig. 1) connected with the platform 5, alternating angular displacements of the fiber-optic gyroscope 6 installed on this platform are made, made in the form of a fiber loop coil based on a single-mode polarization-resistant quartz fiber (see, for example, patent RF №2139499 with priority dated 03.03.1998, IPC: G01C 19/72) 100 m long with a radiating module in the form of a superluminescent diode of the SLD-2-2 type (see, for example, http: //www.mject-laser .ru / products / diodes) and with a photodetector module - based on a frameless photodiode type SSO-PDQ-0.25- 5SMD (see, for example, http://www.datasheetdir.com/SSO-PDQ-0.25-5+Photodiode). The diameter of the fiber loop coil was -70 mm.
Величину масштабного коэффициента (МК) определяют из соотношения:The magnitude of the scale factor (MK) is determined from the ratio:
где U(t) - выходной сигнал ВОГ; А - угол поворота - параметр качающегося стола; 2А - угол качания от одного фиксированного положения до другого (см. фиг.1); Т - период угловых колебаний - измеряется по моментам перехода через ноль выходного сигнала (напряжения) U(t) ВОГ (моментам смены знака выходного сигнала ВОГ при достижении фиксированных положений).where U (t) is the output signal of VOG; A - angle of rotation - parameter of the swinging table; 2A is a swing angle from one fixed position to another (see FIG. 1); T is the period of angular oscillations - it is measured by the moments of transition through zero of the output signal (voltage) U (t) of the FOG (the moments of the change in sign of the output signal of the FOG when fixed positions are reached).
В предлагаемом способе учтена специфическая черта ВОГ, связанная с его высоким быстродействием, позволяющая использовать выходной сигнал ВОГ для определения периода угловых колебаний без применения дополнительной аппаратуры.The proposed method takes into account the specific feature of VOG associated with its high speed, which allows using the VOG output signal to determine the period of angular oscillations without the use of additional equipment.
Для реализации способа требуется регистрация (интегрирование) выходного сигнала ВОГ. В образце устройства, изготовленного для апробации предлагаемого способа, регистрация выходного сигнала осуществлялась путем аналого-цифрового преобразования с последующим использованием компьютера (не показан) для интегрирования цифровых данных и определения моментов перехода выходного сигнала через ноль.To implement the method requires registration (integration) of the output signal of the VOG. In a sample device manufactured to test the proposed method, the output signal was recorded by analog-to-digital conversion followed by a computer (not shown) to integrate digital data and determine the moments of the output signal passing through zero.
Угловое колебательное движение между фиксированными положениями может быть реализовано простыми средствами при малых габаритах устройства. При этом величину угла качания при реализации предлагаемого способа выбирают только из соображений конструктивной целесообразности, причем, чтобы избежать влияния нелинейности выходной характеристики датчика на точность измерений, максимальная угловая скорость не должна быть большой.Angular oscillatory motion between fixed positions can be realized by simple means with small dimensions of the device. In this case, the swing angle during the implementation of the proposed method is chosen only for reasons of constructive expediency, and in order to avoid the influence of non-linearity of the output characteristic of the sensor on the measurement accuracy, the maximum angular velocity should not be large.
Заявляемый способ с положительным результатом опробован для углов качания в диапазоне от 1 до 10 градусов при максимальных угловых скоростях 1-15 град/сек.The inventive method with a positive result has been tested for swing angles in the range from 1 to 10 degrees at maximum angular speeds of 1-15 degrees / second.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012138922/28A RU2516369C2 (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Method to produce scale ratio of fibre-optic gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012138922/28A RU2516369C2 (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Method to produce scale ratio of fibre-optic gyroscope |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012138922A RU2012138922A (en) | 2014-03-20 |
RU2516369C2 true RU2516369C2 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50279947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012138922/28A RU2516369C2 (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Method to produce scale ratio of fibre-optic gyroscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2516369C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10221088A (en) * | 1997-02-10 | 1998-08-21 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Fiber-optic gyro |
US6594020B2 (en) * | 2000-07-13 | 2003-07-15 | Kvh Industries, Inc | Method for controlling fiber optic sensor scale factor using amplitude modulation |
RU2334947C1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП") | Method of calibration of sensitive elements of strapdown inertial navigation system and device for its implementation |
RU2339912C1 (en) * | 2007-02-13 | 2008-11-27 | ФГУП ПО "Корпус" | Spin-rate meter control stand |
RU2406973C2 (en) * | 2009-02-05 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" | Method for calibration of platform-free inertial navigation systems |
-
2012
- 2012-09-12 RU RU2012138922/28A patent/RU2516369C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10221088A (en) * | 1997-02-10 | 1998-08-21 | Mitsubishi Precision Co Ltd | Fiber-optic gyro |
US6594020B2 (en) * | 2000-07-13 | 2003-07-15 | Kvh Industries, Inc | Method for controlling fiber optic sensor scale factor using amplitude modulation |
RU2339912C1 (en) * | 2007-02-13 | 2008-11-27 | ФГУП ПО "Корпус" | Spin-rate meter control stand |
RU2334947C1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП") | Method of calibration of sensitive elements of strapdown inertial navigation system and device for its implementation |
RU2406973C2 (en) * | 2009-02-05 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество "Пермская научно-производственная приборостроительная компания" | Method for calibration of platform-free inertial navigation systems |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012138922A (en) | 2014-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2566427C1 (en) | Method of determination of temperature dependences of scaling factors, zero shifts and array of orientation of axes of sensitivity of laser gyroscopes and pendulum accelerometers as part of inertial measuring unit at bench tests | |
CN103323625B (en) | Error calibration compensation method of accelerometers in MEMS-IMU under dynamic environment | |
EP3315917B1 (en) | Microelectromechanical systems device test system and method | |
US20090125265A1 (en) | Method for Calibrating a Laser-Based Spherical Coordinate Measurement System by a Mechanical Harmonic Oscillator | |
CN111024119B (en) | Rapid calibration method for triaxial MEMS gyroscope | |
RU2488776C1 (en) | Method to increase accuracy of calibration of triaxial laser gyroscopes with one common vibrator | |
US5493396A (en) | High resolution ring laser gyroscope readout | |
RU2521220C2 (en) | Method to measure object linear displacement | |
Iozan et al. | Measuring the Earth’s rotation rate using a low-cost MEMS gyroscope | |
RU2516369C2 (en) | Method to produce scale ratio of fibre-optic gyroscope | |
RU2619443C2 (en) | Method of error estimating of three-axis gyroscope | |
RU2018110302A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING USING A POCKET ELECTRONIC DEVICE | |
CN105444777A (en) | Method for testing error of optical fiber gyro under swing condition | |
CN109489686A (en) | Method for testing bandwidth and angular resolution of four-frequency differential laser gyroscope | |
RU2560742C1 (en) | Method of azimuth determination | |
Chen et al. | A dynamic angle metrology system based on fibre-optic gyroscope and rotary table | |
RU2526585C2 (en) | Determination of stationary wave orientation angle in solid-state wave gyro | |
RU2461027C1 (en) | Method and apparatus for measuring gravitational acceleration | |
RU2681663C1 (en) | Torsiometer | |
RU2282826C1 (en) | Method of autonomous measurement of angular speed vector | |
RU154196U1 (en) | ANGULAR SPEED SENSOR ON THE BASIS OF MICROMECHANICAL GYROSCOPES | |
RU2307325C1 (en) | Method for determining angular speed of laser gyroscope and systems based thereon | |
RU2494405C1 (en) | Method and device for measurement of gravity acceleration | |
RU2013146863A (en) | CALIBRATION METHOD FOR A PLATFORM INERTIAL NAVIGATION SYSTEM | |
CN116046026B (en) | Fiber-optic gyroscope performance measurement method and system based on stress factors |