RU2751990C2 - Система и способ вычисления угловой скорости кориолисова вибрационного гироскопа - Google Patents
Система и способ вычисления угловой скорости кориолисова вибрационного гироскопа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751990C2 RU2751990C2 RU2017137002A RU2017137002A RU2751990C2 RU 2751990 C2 RU2751990 C2 RU 2751990C2 RU 2017137002 A RU2017137002 A RU 2017137002A RU 2017137002 A RU2017137002 A RU 2017137002A RU 2751990 C2 RU2751990 C2 RU 2751990C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- response
- coriolis
- voltage
- bias voltage
- gyroscope
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5776—Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к калибровке Кориолисовых вибрационных гироскопов с помощью двух измерений напряжения смещения. Способ вычисления угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа включает в себя подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп (101) при первом напряжении (Р0) смещения; подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп (101) при втором напряжении (Р0') смещения, при этом второе напряжение (Р0') смещения отличается от первого напряжения (Р0) смещения; регистрацию разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа (101) на первое напряжение (Р0) смещения и второе напряжение (Р0') смещения и определение угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа (101) в функции от разности откликов и поправочного члена (С). Технический результат - калибровка или повторная калибровка Кориолисовых вибрационных гироскопов со ссылкой на внешние средства для коррекции дрейфа вибрационных гироскопов (приборного смещения) и искаженных масштабных коэффициентов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение в целом относится к калибровке Кориолисовых вибрационных гироскопов и, в частности, к калибровке Кориолисовых вибрационных гироскопов с помощью двух измерений напряжения смещения.
2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Гироскопы уже давно используются во многих отраслях промышленности, в том числе аэрокосмической, морской и оборонной промышленности, для определения ориентации устройства или машины. В последние годы гироскопы также нашли применение в потребительской электронике - особенно смартфонах и приемниках глобальных систем определения местоположения. По одной классификации обычно используемыми сегодня гироскопами являются Кориолисовы вибрационные гироскопы (также известные как Кориолисовы резонирующие гироскопы или гироскопы с вибрирующей структурой). Кориолисовы вибрационные гироскопы, в отличие от своих аналогов в виде вращающегося механического гироскопа, являются твердотельными и работают посредством использования вибрирующей структуры для определения скорости вращения гироскопа. Вибрирующая структура Кориолисовых вибрационных гироскопов продолжает сохранять плоскость вибрирования даже при изменении ориентации Кориолисова вибрационного гироскопа вследствие силы, действующей на опору Кориолисова вибрационного гироскопа, обусловленной эффектом Кориолиса, при изменении ориентации Кориолисова вибрационного гироскопа. Посредством измерения силы, действующей на опору и обусловленной эффектом Кориолиса, может быть определена скорость вращения Кориолисова вибрационного гироскопа, а также, в свою очередь, может быть определена ориентация Кориолисова вибрационного гироскопа.
[003] Однако Кориолисовы вибрационные гироскопы могут выдавать ошибки вследствие дрейфа, при котором масштабный коэффициент прибора искажается и больше не обеспечивает выдачу согласованного выходного сигнала. Обычно Кориолисовы вибрационные гироскопы, выдающие ошибки вследствие дрейфа, могут быть откалиброваны или повторно откалиброваны со ссылкой на внешние средства для коррекции дрейфа и искаженных масштабных коэффициентов. Однако во многих ситуациях внешние средства недоступны для повторной калибровки после развертывания Кориолисова вибрационного гироскопа. Это особенно актуально в отношении, например, ракетных систем, космических летательных аппаратов или других устройств или машин, которые невозможно просто отозвать для повторной калибровки после их развертывания. Обычные методы калибровки просто не подходят для таких применений.
[004] В прошлом, для механических гироскопов с вращающейся массой, объектом экспериментов был альтернативный способ калибровки под условным называнием "модулирование скорости вращения колеса" (wheel speed modulation). Оказалось, что способ "модулирования скорости вращения колеса" обеспечивает успешное определение азимута при отсутствии вращения корпуса и обеспечивает ограничение линейного изменения сигнала для минимизации на несколько порядков ошибок вследствие дрейфа или ухода. Действие "модулирования скорости вращения колеса" основано на приложении различных крутящих моментов к вращающейся массе механического гироскопа, обеспечиваемом механизмами, которые не связаны с величиной кинетического момента гироскопа. Посредством модулирования скорости и кинетического момента вращающейся массы гироскопа может быть определено смещение нуля на основе выходного сигнала гироскопа, который может быть использован для определения дрейфа механического гироскопа. При одновременном решении двух различных измеренных значений крутящего момента может быть определено изменение (вариация) смещения, которое является постоянной величиной. Величина постоянного изменения смещения позволяет получать эксплуатационные значения входной угловой скорости.
[005] Однако, несмотря на успешность "модулирования скорости вращения колеса" в лабораторных условиях, на практике эта технология может оказаться неудобной. Для обеспечения модулирования скорости вращающейся массы в механических гироскопах способ "модулирования скорости вращения колеса" является относительно медленным, поскольку при его реализации требуется время для приложения отличающегося крутящего момента к вращающейся массе механического гироскопа, чтобы получить необходимое модулирование скорости вращения колеса. Также могут возникнуть проблемы с повторяемостью модулирования скорости вращающейся массы механического гироскопа, что делает "модуляцию скорости вращения колеса" непрактичной для широкого применения.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[006] В соответствии с одним или более аспектами раскрытия настоящего изобретения предложен способ, включающий:
подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения,
подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения, при этом второе напряжение смещения отличается от первого напряжения смещения,
регистрацию разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения и
определение угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена.
[007] В соответствии с одним или более аспектами раскрытия настоящего изобретения предложена система, включающая в себя:
Кориолисов вибрационный гироскоп,
источник входного напряжения, выполненный с возможностью
подачи первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения и
подачи второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения, при этом второе напряжение смещения отличается от первого напряжения смещения, и
контроллер, выполненный с возможностью регистрации разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения и определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена.
[008] В соответствии с одним или более аспектами раскрытия настоящего изобретения предложен способ, включающий:
определение масштабных коэффициентов для первого входного напряжения при первом напряжении смещения и второго входного напряжения при втором напряжении смещения для Кориолисова вибрационного гироскопа,
подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения и регистрацию первого отклика Кориолисова вибрационного гироскопа,
подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения и регистрацию второго отклика Кориолисова вибрационного гироскопа и
использование разности первого отклика и второго отклика, масштабных коэффициентов для первого входного напряжения и второго входного напряжения и угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа для определения поправочного члена, представляющего функцию от разности зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[009] После описания таким образом примеров раскрытия настоящего изобретения в общих понятиях будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, которые необязательно выполнены в масштабе, причем аналогичные ссылочные символы обозначают одни и те же или подобные части на представленных ниже видах, на которых:
[0010] на ФИГ. 1 приведена блок-схема системы Кориолисова вибрационного гироскопа в соответствии с одним или более аспектами раскрытия настоящего изобретения;
[0011] на ФИГ. 2 приведена схема последовательности операций для вычисления угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в соответствии с одним или более аспектами раскрытия настоящего изобретения;
[0012] на ФИГ. 3 приведена схема последовательности операций для вычисления поправочного члена Кориолисова вибрационного гироскопа в соответствии с одним или более аспектами раскрытия настоящего изобретения и
[0013] на ФИГ. 4 показано схематическое изображение аэрокосмического транспортного средства в соответствии с одним или более аспектами раскрытия настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] В последующем описании многочисленные конкретные детали изложены для того, чтобы обеспечить полное понимание представленных концепций, которые могут быть применены на практике без некоторых или всех из этих конкретных деталей. В других случаях подробности известных устройств и/или процессов опущены, с тем чтобы излишне не усложнять приведенное раскрытие. Хотя некоторые концепции будут описаны в связи с конкретными примерами, следует отметить, что эти примеры не предназначены для ограничения изобретения.
[0015] Ссылка в настоящем документе на "один пример" или "один аспект" означает, что один или больше признаков, конструкций или характеристик, описанных в связи с этим примером или аспектом, включены по меньшей мере в один из вариантов осуществления. Выражение "один пример" или "один аспект" в различных местах в описании может являться или не являться ссылкой на один и тот же пример или аспект.
[0016] Если не указано иное, термины "первый", "второй", "третий" и т.п. использованы в настоящем документе только в качестве обозначений и не предназначены для установления порядковых, позиционных или иерархических требований к элементам, к которым относятся данные термины. Кроме того, ссылка, например, на "второй" элемент не требует или не исключает существование, например, "первого" элемента или элемента с меньшим порядковым номером и/или, например, "третьего" или элемента с большим порядковым номером.
[0017] На ФИГ. 1 показана система 100 Кориолисова вибрационного гироскопа (КВГ). Аспекты раскрытия настоящего изобретения обеспечивают создание системы для определения скорости вращения Кориолисова вибрационного гироскопа, в котором масштабный коэффициент (масштабные коэффициенты) КВГ были искажены или параметры которого подверглись дрейфу, при этом система направлена на преодоление недостатков известных способов калибровки гироскопов, упомянутых выше. Согласно одному аспекту система 100 Кориолисова вибрационного гироскопа включает в себя Кориолисов вибрационный гироскоп 101, соединенный с опорой 105 КВГ, источником 102 входного напряжения, индикатором 103 напряжения и контроллером 104. Согласно одному аспекту КВГ 101 представляет собой гироскоп с полусферическим резонатором. Однако согласно другим аспектам КВГ 101 может включать в себя камертонные гироскопы, вибрационные гироскопы с цилиндрическим резонатором, микроэлектромеханические (МЭМ) гироскопы, пьезоэлектрические гироскопы или какой-либо другой подходящий Кориолисов вибрационный гироскоп или твердотельный гироскоп, который работает по принципу использования Кориолисовой силы.
[0018] Согласно одному аспекту источник 102 входного напряжения соединен с КВГ 101 и выполнен с возможностью подачи первого напряжения на КВГ 101 при первом напряжении Р0 смещения и подачи второго входного напряжения на КВГ 101 при втором напряжении Р0' смещения, при этом второе напряжение Р0' смещения отличается от первого напряжения Р0 смещения. Согласно одному аспекту первое напряжение Р0 смещения и второе напряжение Р0' смещения, подаваемое источником 102 входного напряжения, связаны с отличающимися, соответственно заданными масштабными коэффициентами S0, S0' КВГ 101. Согласно одному аспекту, например Р0'=P0/S0'.
[0019] Согласно одному аспекту КВГ 101 выполнен с возможностью выдачи первого отклика V0 (в виде выходного напряжения) на первое напряжение Р0 смещения и второго отклика V0' (в виде отличающегося выходного напряжения) на второе напряжение Р0' смещения. Согласно одному аспекту вывод первого отклика V0 и второго отклика V0' КВГ 101 регистрируют индикатором 103 напряжения, который сообщается с возможностью передачи сигналов с контроллером 104. Согласно одному аспекту индикатор 103 напряжения является отдельным индикатором. Однако согласно другим аспектам индикатор 103 напряжения является частью контроллера 104 (как показано пунктирными линиями на ФИГ. 1). Согласно одному аспекту контроллер 104 (вместе с индикатором 103 напряжения) выполнен с возможностью регистрации и определения разности первого и второго откликов V0, V0' КВГ 101 на первое напряжение Р0 смещения и второе напряжение Р0' смещения, соответственно. Согласно одному аспекту разность первого и второго откликов V0.V0' КВГ 101 на первое и второе напряжения Р0, Р0' смещения, как определено контроллером 104 (и индикатором 103 напряжения), представлена в виде изменения выходного напряжения КВГ 101 исходя из первого отклика V0 при первом напряжении Р0 смещения на второй отклик V0' при втором напряжении Р0' смещения. Это изменение выходного напряжения КВГ 101 обеспечивает получение первого масштабного коэффициента S0, соответствующего первому отклику V0, и второго масштабного коэффициента S0', соответствующего второму отклику V0', для получения общего напряжения, подаваемого на КВГ 101. Согласно одному аспекту разность первого и второго откликов V0, V0' КВГ 101 на первое напряжение Р0 смещения и второе напряжение Р0' смещения является постоянной величиной.
[0020] Согласно одному аспекту контроллер 104 также выполнен с возможностью определения угловой скорости Ω КВГ 101 в функции от разности первого и второго откликов V0, V0', а также поправочного члена С. Угловая скорость Ω КВГ 101 является скоростью вращения КВГ 101 и зависит от масштабных коэффициентов S0, S0' КВГ 101 при первом напряжении Р0 смещения и втором напряжении Р0' смещения. Поправочный член С представляет собой заданное постоянное значение на основе первого и второго откликов V0 и V0' и начальной входной угловой скорости КВГ 101 при первом напряжении Р0 смещения и втором напряжении Р0' смещения.
[0021] Согласно одному аспекту во время работы КВГ 101 смещение нуля КВГ 101 (например, ненулевая угловая скорость Ω, когда скорость ввода инерциального сигнала равна нулю) и первый и второй масштабные коэффициенты S0, S0' могут дрейфовать вследствие ряда факторов, включая повышенное использование КВГ 101, температуру или изменения окружающей среды или других факторов. Согласно одному аспекту контроллер 104 выполнен с возможностью определения угловой скорости Ω и поправочного члена С КВГ 101 независимо от дрейфа, влияющего на первый и второй масштабные коэффициенты S0, S0', и смещения нуля КВГ 101. Согласно одному аспекту контроллер 104 выполнен с возможностью определения угловой скорости и поправочного члена С посредством модели, выводимой ниже.
[0022] Согласно одному аспекту примем модель согласно стандарту IEЕЕ 1431-2004 для масштабного коэффициента замкнутого контура для Кориолисовых вибрационных гироскопов, представленную как:
Уравнение 1: SV=[ω+D] [1+10-6εk]-1
где
S - масштабный коэффициент (например, масштабные коэффициенты S0 и S0') для выходного напряжения,
V - выходное напряжение (например, первый и второй отклики V0, V0') в вольтах,
D - скорость дрейфа параметров (°/ч),
εk - погрешность масштабного коэффициента (ppm) и
ω - подаваемый инерциальный сигнал (°/ч).
[0023] Согласно одному аспекту уравнение 1 может быть обобщено как:
Уравнение 2: V=Ω+Dƒ
где Dƒ представляет приборное смещение нуля КВГ 101, например, при заданном выходном напряжении V при подаче, например, заданного напряжения Р смещения. Согласно одному аспекту уравнение 2 аналогично модели для механических гироскопов:
Уравнение 3: T=H*Ω+Dƒ
где Т представляет крутящий момент.
[0024] Согласно одному аспекту, когда первое и второе напряжения Р0, Р0' смещения прикладывают к КВГ 101, получаемые первый и второй отклики V0, V0' КВГ 101 на первое и второе напряжения Р0, Р0' смещения могут быть представлены в виде двух различных уравнений 4 и 5, которые основаны на уравнении 2, описанном выше.
Уравнение 4: V0=Ω+ Dƒ
Уравнение 5: 
где
Dƒ представляет приборное смещение нуля КВГ 101 при первом отклике V0 на первое напряжение Р0 смещения, а
Уравнение 6: 
[0025] Поправочный член С, как описано в уравнении 6, является постоянным, который откалиброван на заводе или в условиях эксплуатации. При совместном решении уравнения 4 и уравнения 5 для угловой скорости Ω, при данном уравнении 6, получают уравнение 7 и уравнение 8, что обеспечивает возможность определения контроллером 104 угловой скорости Ω для КВГ 101:
Уравнение 7: Ω=(V0-V0'-С)/2
где (V0-V0'-С) делят на два для получения половинного изменения масштабного коэффициента.
[0026] В более общем виде уравнение 7 может быть выражено как уравнение 8: Уравнение 8: 
где изменение масштабного коэффициента является постоянным, и где
S0 - первый масштабный коэффициент,
S0' - второй масштабный коэффициент,
V0 - первый отклик при первом напряжении Р0 смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении Р0' смещения и
С - поправочный член.
Согласно одному аспекту разность между первым и вторым откликами V0, V0' КВГ 101 на первое напряжение и второе напряжение Р0, Р0' смещения является постоянной величиной. Согласно одному аспекту посредством применения уравнения 8 с учетом первого и второго откликов V0, V0' КВГ 101 к первому и второму напряжениям Р0, Р0' смещения и с учетом первого и второго масштабных коэффициентов S0, S0' контроллер 104 может определить угловую скорость Ω. КВГ 101 независимо от калибровки первого масштабного коэффициента S0 и калибровки второго масштабного коэффициента S0', при этом зависящее от времени приборное смещение нуля КВГ 101 вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента S0 и второго масштабного коэффициента S0'.
[0027] Согласно одному аспекту следующий пример приведен только в целях иллюстрации того, что угловая скорость Ω может быть получена независимо от калибровки первого масштабного коэффициента S0 и калибровки второго масштабного коэффициента S0', а также зависящего от времени приборного смещения нуля КВГ 101. Все представленные ниже цифры и числа даны только в целях иллюстрации.
[0028] Принимая, что существует первое и второе напряжение Р0 и Р0' смещения с учетом входной угловой скорости Ω, где 
, 
, первое и второе напряжение Р0 и Р0' смещения соответственно имеют первый масштабный коэффициент S0, составляющий, например 1 
, и второй масштабный коэффициент S0', составляющий, например, 0,4 
, где входная угловая скорость Ω составляет, например, 160 
(которая является ожидаемой выходной частотой импульсов или выходной угловой скоростью Ω' КВГ 101), Р0 составляет, например, 160/1, а Р0' составляет, например, 160/0,4. Таким образом, Р0*S0=160 и Р0'*S0'=160. Если первое напряжение Р0 смещения и второе напряжение Р0' смещения умножить на их соответствующие масштабные коэффициенты S0, S0', ожидаемая угловая скорость Ω составит 160 
для обоих случаев.
Р0*S0=(160/1)*1=160
Р0'*S0'=(160/0,4)*0,4=160
[0029] Если в расчет ввести зависящее от времени приборное смещение нуля В0 и В0', то измеренное выходное напряжение M1, М2, соответствующее первому отклику V0 и второму отклику V0', соответственно больше не будет равно 160.
[0030] С учетом приведенного в качестве примера первого приборного смещения нуля В0=5 
и приведенного в качестве примера второго приборного смещения нуля В0'=3 
:
M1=(P0+B0)*S0=165
M2=(P0'+B0')*S0'=161,2
[0031] Зная уравнение 4 и уравнение 5 и данное уравнение 6, показанные выше, первое и второе напряжения V0 и V0' отклика могут быть представлены как:
V0=P0+B0=165
V0'=P0'+B0'=403
[0032] Посредством применения значений первого и второго напряжений V0, V0' отклика к уравнению 6 может быть получен поправочный член С.
С=В0-В0'=2
[0033] Посредством применения приведенных в качестве примера значений первого и второго напряжений V0, V0' отклика и масштабных коэффициентов S0, S0' и поправочного члена контроллером 104 может быть определена выходная угловая скорость Ω':
или:
[0034] Таким образом, выходная угловая скорость Ω' равна входной угловой скорости Ω, и может быть определена из уравнения 8 независимо от калибровки первого масштабного коэффициента S0, калибровки второго масштабного коэффициента S0' и зависящего от времени приборного смещения нуля (например, B0, B0') КВГ 101.
[0035] Согласно еще одному аспекту ниже представлен еще один пример только в целях иллюстрации. Все представленные ниже цифры и числа даны только в целях иллюстрации.
[0036] Принимая, что существует первое и второе напряжение Р0 и Р0' смещения с учетом входной угловой скорости Ω. величиной 100 
, где 
, 
, и первое и второе напряжение Р0 и Р0' смещения соответственно имеют первый масштабный коэффициент S0, составляющий, например, 1,5 
, и второй масштабный коэффициент S0', составляющий, например, 3 
, Р0 составляет, например, 100/1,5 (или примерно 66,667), а Р0' составляет, например, 100/3 (или примерно 33,333). Если первое напряжение Р0 смещения и второе напряжение Р0' смещения умножить на их соответствующие масштабные коэффициенты S0, S0', как описано выше, ожидаемая угловая скорость Ω составит 100 
для обоих случаев.
[0037] При использовании приведенных в качестве примера первого и второго приборного смещения нуля, такого как смещение В0 величиной 0,9 
для первого напряжения Р0 смещения и смещение В0' для второго напряжение Р0' смещения, и их вводе может быть рассчитано первое и второе напряжения V0 и V0' отклика как:
V0=P0+B0=66,667+0,9=67,567
V0'=P0'+B0'=33,333+1,1=34,433
[0038] Посредством применения первого и второго напряжений V0, V0' отклика к уравнению 6 может быть получен поправочный член С.
С=В0-В0'=0,9-1,1=-0,2
[0039] Посредством применения приведенных в качестве примера значений первого и второго напряжений V0, V0' отклика, масштабных коэффициентов S0, S0' и поправочного члена контроллером 104 может быть определена выходная угловая скорость Ω':
или:
[0040] Как и в предыдущем случае, выходная угловая скорость Ω' равна входной угловой скорости Ω и может быть определена из уравнения 8 независимо от калибровки первого масштабного коэффициента S0, калибровки второго масштабного коэффициента S0' и зависящего от времени приборного смещения нуля (например, В0, В0') КВГ 101.
[0041] На ФИГ. 2 показан способ определения угловой скорости Ω. В блоке 201 первое входное напряжение прикладывают к КВГ 101 при первом напряжении смещения посредством источника 102 входного напряжения. В блоке 202 второе входное напряжение прикладывают к КВГ 101 при втором напряжении смещения посредством источника 102 входного напряжения. Как отмечено ранее, входные первое и второе напряжения отличаются друг от друга.
[0042] В блоке 203 контроллер 104 (и индикатор 103 напряжения) выполнен с возможностью регистрации разности первого и второго откликов V0, V0' КВГ 101 на первое напряжение Р0 смещения и второе напряжение Р0' смещения. Согласно одному аспекту разность откликов КВГ 101 представлена как изменение выходного напряжения КВГ 101 с первого выходного напряжения (например, первого отклика V0) при первом напряжении Р0 смещения на второе выходное напряжение (например, второй отклик V0') при втором напряжении Р0' смещения, которое обеспечивает получение первого масштабного коэффициента S0, соответствующего первому отклику V0, и второго масштабного коэффициента S0', соответствующего второму отклику V0', для получения общего напряжения, подаваемого на КВГ 101. Согласно одному аспекту разность откликов КВГ 101 на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения является постоянной величиной. В блоке 204 контроллер выполнен с возможностью определения угловой скорости Ω КВГ 101 в функции от разности первого и второго откликов V0, V0' и поправочного члена С с использованием Уравнения 1, представленноговыше. Согласно одному аспекту первый отклик V0 by КВГ 101 на первое напряжение Р0 смещения и второй отклик V0' на второе напряжение Р0' смещения и поправочный член С представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля при получении первого отклика V0 и второго отклика V0'. Кроме того, согласно одному аспекту угловую скорость Ω определяют независимо от масштабных коэффициентов КВГ 101. Согласно одному аспекту контроллер 104 также определяет угловую скорость КВГ 101 в функции от разности первого и второго откликов V0, V0' и поправочного члена С независимо от калибровки первого масштабного коэффициента S0 и калибровки второго масштабного коэффициента S0', где зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента S0 и второго масштабного коэффициента S0'.
[0043] На ФИГ. 3 показан способ определения поправочного члена С. В блоке 301 контроллер 104 определяет масштабные коэффициенты S0, S0' для первого входного напряжения при первом напряжении Р0 смещения и второго входного напряжения при втором напряжении Р0' смещения для КВГ 101. Согласно одному аспекту для контроллера 104 указанное известно или рассчитывается предварительно. В блоке 302 источник 102 входного напряжения обеспечивает подачу первого входного напряжения на КВГ 101 при первом напряжении Р0 смещения. Контроллер 104 и индикатор 103 напряжения регистрирует первый отклик V0 КВГ 101 на первое входное напряжение.
[0044] В блоке 303 источник 102 входного напряжения обеспечивает второе входное напряжение на КВГ 101 при втором напряжении Р0' смещения. Контроллер 104 и индикатор 103 напряжения регистрирует второй отклик V0' КВГ 101 на второе входное напряжение. В блоке 304 контроллер использует разность первого отклика V0 и второго отклика V0', масштабные коэффициенты S0, S0', вычисленные для первого входного напряжения и второго входного напряжения, угловую скорость Ω КВГ 101 для определения поправочного члена С, представляющего функцию от разности зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике. Модель для вычисления поправочного члена С может быть получена следующим образом. Согласно одному аспекту контроллер 104 определяет поправочный член С на основе уравнения 1, определенного выше. Уравнение 1 может быть переписано в уравнение 8, которое выражает поправочный член С как:
Уравнение 8: 
[0045] Угловую скорость Ω определяют контроллером 104 независимо от калибровки первого масштабного коэффициента S0 и калибровки второго масштабного коэффициента S0' где зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента S0 и второго масштабного коэффициента S0'. Поскольку угловая скорость Ω независима от калибровки первого масштабного коэффициента и второго масштабного коэффициента S0, S0', дрейф КВГ 101 может быть определен независимо от искаженного первого масштабного коэффициента и искаженного второго масштабного коэффициента.
[0046] Как показано на ФИГ. 1 и 4, согласно одному аспекту система 100 Кориолисова вибрационного гироскопа встроена в транспортное средство 10 (более подробно описано ниже) для ведения транспортного средства 10 по заданному пути или заданной траектории перемещения. Согласно одному аспекту система 100 Кориолисова вибрационного гироскопа является частью навигационной системы 15 транспортного средства 10. Здесь транспортное средство 10 выполнено с возможностью использования навигационной системы 15 и системы 100 Кориолисова вибрационного гироскопа для управления перемещением транспортного средства 10 из первого местоположения во второе местоположение. Хотя транспортное средство 10 представлено в виде аэрокосмического транспортного средства в целях иллюстрации, согласно другим аспектам транспортное средство 10 может также представлять собой водное транспортное средство, автомобильное транспортное средство, транспортное средство-амфибию или какое-либо иное подходящее транспортное средство. Согласно еще одним аспектам транспортное средство 10 может включать в себя бытовые электронные транспортные средства, такие как квадрокоптеры с дистанционным управлением, или автономные или полуавтономные транспортные средства, такие как беспилотные и самобалансируемые транспортные средства. Согласно одному аспекту навигационная система 15 может быть гироскопической, а согласно другим аспектам навигационная система 15 включает в себя систему 100 Кориолисова вибрационного гироскопа в качестве компонента более крупной навигационной системы (например, навигационных систем определения глобального местоположения). Согласно одному аспекту транспортное средство 10, как показано на ФИГ. 4, также включает в себя устройство 401 управления аэрокосмическим транспортным средством, движительную систему 402, поверхности 403 управления и источник 404 питания, который обеспечивает подачу питания, например, источник 102 входного напряжения системы 100 Кориолисова вибрационного гироскопа. Согласно одному аспекту контроллер 104 является частью контроллера навигационной системы 15 или частью устройства 401 управления аэрокосмическим транспортным средством для транспортного средства 10. Согласно еще одним аспектам контроллер 104 сообщается с возможностью передачи сигналов с контроллером навигационной системы 15 или устройством 401 управления аэрокосмическим транспортным средством транспортного средства 10. Согласно одному аспекту навигационная система 15 и система 100 Кориолисова вибрационного гироскопа сообщается с возможностью передачи сигналов с устройством 401 управления аэрокосмическим транспортным средством, которое, в свою очередь, сообщается с возможностью передачи сигналов с движительной системой 402 и поверхностями 403 управления. Согласно одному аспекту устройство 401 управления аэрокосмическим транспортным средством выполнено с возможностью использования обратной связи от навигационной системы 15 и системы 100 Кориолисова вибрационного гироскопа для управления работой движительной системы 402 и поверхностей 403 управления, с тем чтобы управлять траекторией транспортного средства 10 в полете. Согласно другим аспектам устройство 401 управления аэрокосмическим транспортным средством также выполнено с возможностью выдачи обратной связи от поверхностей 403 управления и движительной системы 402 в навигационную систему 15 и систему 100 Кориолисова вибрационного гироскопа во время полета для обеспечения корректировки и поправок курса. Согласно еще одним аспектам навигационная система 15 и система 100 Кориолисова вибрационного гироскопа, описанная в настоящем документе, является частью устройства 401 управления аэрокосмическим транспортным средством (как показано пунктирными линиями) и непосредственно сообщается с возможностью передачи сигналов с движительной системой 402 и/или поверхностями 403 управления. Согласно еще одним аспектам навигационная система 15 и система 100 Кориолисова вибрационного гироскопа непосредственно сообщается с возможностью передачи сигналов с движительной системой и/или поверхностями 403 управления. Может быть включено любое количество систем. Принципы настоящего изобретения могут быть применены в других отраслях промышленности, включая, например, персональные электронные устройства (приемники глобальных систем определения местоположения или смартфоны).
В соответствии с одним или более аспектами раскрытия настоящего изобретения раскрыты:
А1. Способ, включающий:
подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения;
подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения, при этом второе напряжение смещения отличается от первого напряжения смещения;
регистрацию разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения и
определение угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена.
А2. Способ по п. А1, согласно которому Кориолисов вибрационный гироскоп выполнен с возможностью выдачи первого отклика на первое напряжение смещения и второго отклика на второе напряжение смещения и
поправочный член представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
A3. Способ по п. А1, согласно которому угловую скорость Кориолисова вибрационного гироскопа определяют независимо от масштабного коэффициента Кориолисова вибрационного гироскопа.
А4. Способ по п. А1, согласно которому поправочный член представляет собой заданное постоянное значение на основе начального выходного напряжения и начальной входной угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа при первом напряжении смещения и втором напряжении смещения.
А5. Способ по п. А1, согласно которому изменение выходного напряжения Кориолисова вибрационного гироскопа с первого отклика при первом напряжении смещения на второй отклик при втором напряжении смещения обеспечивает получение первого масштабного коэффициента, соответствующего первому отклику, и второго масштабного коэффициента, соответствующего второму отклику, для получения общего напряжения, подаваемого на Кориолисов вибрационный гироскоп.
А6. Способ по п. А5, согласно которому угловую скорость (Ω) определяют из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент, а
S0' - второй масштабный коэффициент, при этом (l/S0)-(l/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении смещения и
С - поправочный член.
А7. Способ по п. А6, согласно которому разность откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения является постоянной величиной.
А8. Способ по п. А5, также включающий продолжение определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена независимо от калибровки первого масштабного коэффициента и калибровки второго масштабного коэффициента, при этом зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента и второго масштабного коэффициента.
А9. Способ по п. А1, также включающий управление перемещением транспортного из первого местоположения во второе местоположение с помощью Кориолисова вибрационного гироскопа.
В1. Навигационная система, содержащая: Кориолисов вибрационный гироскоп;
- источник входного напряжения, выполненный с возможностью
подачи первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения и
подачи второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения, при этом второе напряжение смещения отличается от первого напряжения смещения; и
- контроллер, выполненный с возможностью регистрации разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения и определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена.
B2. Навигационная система по пункту В1, в которой Кориолисов вибрационный гироскоп выполнен с возможностью выдачи первого отклика на первое напряжение смещения и второго отклика на второе напряжение смещения и
поправочный член представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
B3. Навигационная система по пункту В1, в которой контроллер выполнен с возможностью определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа независимо от масштабного коэффициента Кориолисова вибрационного гироскопа.
B4. Навигационная система по пункту В1, в которой поправочный член представляет собой заданное постоянное значение на основе начального выходного напряжения и начальной входной угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа при первом напряжении смещения и втором напряжении смещения.
B5. Навигационная система по пункту В1, в которой изменение выходного напряжения Кориолисова вибрационного гироскопа с первого отклика при первом напряжении смещения на второй отклик при втором напряжении смещения обеспечивает получение первого масштабного коэффициента, соответствующего первому отклику, и второго масштабного коэффициента, соответствующего второму отклику, для получения общего напряжения, подаваемого на Кориолисов вибрационный гироскоп.
B6. Навигационная система по пункту В5, в которой угловая скорость (Ω) определена из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент, а
S0' - второй масштабный коэффициент, при этом (l/S0)-(l/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении смещения и
С - поправочный член.
B7. Навигационная система по пункту В6, в которой разность откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения является постоянной величиной.
B8. Навигационная система по пункту В5, в которой контроллер выполнен с возможностью продолжения определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена независимо от калибровки первого масштабного коэффициента и калибровки второго масштабного коэффициента, при этом зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента и второго масштабного коэффициента.
B9. Навигационная система по пункту В1, в которой контроллер выполнен с возможностью управления перемещением транспортного средства из первого местоположения во второе местоположение с помощью Кориолисова вибрационного гироскопа.
С1. Транспортное средство, содержащее: навигационную систему, включающую в себя
- Кориолисов вибрационный гироскоп;
- источник входного напряжения, выполненный с возможностью
подачи первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения и
подачи второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения, при этом второе напряжение смещения отличается от первого напряжения смещения;
- контроллер, выполненный с возможностью регистрации разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения и определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена.
С2. Транспортное средство по пункту С1, в котором Кориолисов вибрационный гироскоп выполнен с возможностью выдачи первого отклика на первое напряжение смещения и второго отклика на второе напряжение смещения и
поправочный член представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
С3. Транспортное средство по пункту С1, в котором контроллер выполнен с возможностью определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа независимо от масштабного коэффициента Кориолисова вибрационного гироскопа.
С4. Транспортное средство по пункту С1, в котором поправочный член представляет собой заданное постоянное значение на основе начального выходного напряжения и начальной входной угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа при первом напряжении смещения и втором напряжении смещения.
С5. Транспортное средство по пункту С1, в котором изменение выходного напряжения Кориолисова вибрационного гироскопа с первого отклика при первом напряжении смещения на второй отклик при втором напряжении смещения обеспечивает получение первого масштабного коэффициента, соответствующего первому отклику, и второго масштабного коэффициента, соответствующего второму отклику, для получения общего напряжения, подаваемого на Кориолисов вибрационный гироскоп.
С6. Транспортное средство по пункту С5, в котором угловая скорость (Ω) определена из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент, а
S0' - второй масштабный коэффициент, при этом (l/S0)-(l/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении смещения и
С - поправочный член.
С7. Транспортное средство по пункту С6, в котором разность откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения является постоянной величиной.
С8. Транспортное средство по пункту С5, в котором контроллер выполнен с возможностью продолжения определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена независимо от калибровки первого масштабного коэффициента и калибровки второго масштабного коэффициента, при этом зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента и второго масштабного коэффициента.
С9. Транспортное средство по пункту С1, в котором контроллер выполнен с возможностью управления перемещением транспортного средства из первого местоположения во второе местоположение с помощью Кориолисова вибрационного гироскопа.
D1. Система, содержащая:
- Кориолисов вибрационный гироскоп;
- источник входного напряжения, выполненный с возможностью
подачи первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения и
подачи второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения, при этом второе напряжение смещения отличается от первого напряжения смещения; и
- контроллер, выполненный с возможностью регистрации разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения и определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена.
D2. Система по пункту D1, в которой Кориолисов вибрационный гироскоп выполнен с возможностью выдачи первого отклика на первое напряжение смещения и второго отклика на второе напряжение смещения и
поправочный член представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
D3. Система по пункту D1, в которой контроллер выполнен с возможностью определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа независимо от масштабного коэффициента Кориолисова вибрационного гироскопа.
D4. Система по пункту D1, в которой поправочный член представляет собой заданное постоянное значение на основе начального выходного напряжения и начальной входной угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа при первом напряжении смещения и втором напряжении смещения.
D5. Система по пункту D1, в которой изменение выходного напряжения Кориолисова вибрационного гироскопа с первого отклика при первом напряжении смещения на второй отклик при втором напряжении смещения обеспечивает получение первого масштабного коэффициента, соответствующего первому отклику, и второго масштабного коэффициента, соответствующего второму отклику, для получения общего напряжения, подаваемого на Кориолисов вибрационный гироскоп.
D6. Система по пункту D5, в которой угловая скорость (Ω) определена из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент, а
S0' - второй масштабный коэффициент, при этом (l/S0)-(l/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении смещения и
С - поправочный член.
D7. Система по пункту D6, в которой разность откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения является постоянной величиной.
D8. Система по пункту D5, в которой контроллер выполнен с возможностью продолжения определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена независимо от калибровки первого масштабного коэффициента и калибровки второго масштабного коэффициента, при этом зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента и второго масштабного коэффициента.
D9. Система по пункту D1, в которой контроллер выполнен с возможностью управления перемещением транспортного средства из первого местоположения во второе местоположение с помощью Кориолисова вибрационного гироскопа.
Е1. Способ, включающий:
определение масштабных коэффициентов для первого входного напряжения при первом напряжении смещения и второго входного напряжения при втором напряжении смещения для Кориолисова вибрационного гироскопа;
подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения и регистрацию первого отклика Кориолисова вибрационного гироскопа;
подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения и регистрацию второго отклика Кориолисова вибрационного гироскопа и
использование разности первого отклика и второго отклика, масштабных коэффициентов для первого входного напряжения и второго входного напряжения и угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа для определения поправочного члена, представляющего функцию от разности зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
Е2. Способ по п. Е5, согласно которому поправочный член (С) определяют из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент, соответствующий первому отклику и
S0' - второй масштабный коэффициент, соответствующий второму отклику, при этом (l/S0)-(l/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении смещения и
С - поправочный член.
Кроме того, настоящее раскрытие изобретения содержит варианты его реализации согласно следующим пунктам:
Пункт 1. Способ, включающий:
подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения;
подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения, при этом второе напряжение смещения отличается от первого напряжения смещения;
регистрацию разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения и
определение угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена.
Пункт 2. Способ по пункту 1, согласно которому Кориолисов вибрационный гироскоп выполнен с возможностью выдачи первого отклика на первое напряжение смещения и второго отклика на второе напряжение смещения и
поправочный член представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
Пункт 3. Способ по любому из пунктов 1-2, согласно которому угловую скорость Кориолисова вибрационного гироскопа определяют независимо от масштабного коэффициента Кориолисова вибрационного гироскопа.
Пункт 4. Способ по любому из пунктов 1-3, согласно которому поправочный член представляет собой заданное постоянное значение на основе начального выходного напряжения и начальной входной угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа при первом напряжении смещения и втором напряжении смещения.
Пункт 5. Способ по любому из пунктов 1-4, согласно которому изменение выходного напряжения Кориолисова вибрационного гироскопа с первого отклика при первом напряжении смещения на второй отклик при втором напряжении смещения обеспечивает получение первого масштабного коэффициента, соответствующего первому отклику, и второго масштабного коэффициента, соответствующего второму отклику, для получения общего напряжения, подаваемого на Кориолисов вибрационный гироскоп.
Пункт 6. Способ по пункту 5, согласно которому угловую скорость (Ω) определяют из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент, а
S0' - второй масштабный коэффициент, при этом (l/S0)-(l/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении смещения и
С - поправочный член.
Пункт 7. Способ по пункту 6, согласно которому разность откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения является постоянной величиной.
Пункт 8. Способ по любому из пунктов 5-6, также включающий продолжение определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена независимо от калибровки первого масштабного коэффициента и калибровки второго масштабного коэффициента, при этом зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента и второго масштабного коэффициента.
Пункт 9. Способ по любому из пунктов 1-8, также включающий управление перемещением транспортного средства из первого местоположения во второе местоположение с помощью Кориолисова вибрационного гироскопа.
Пункт 10. Система, содержащая:
- Кориолисов вибрационный гироскоп;
источник входного напряжения, выполненный с возможностью
подачи первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения и
подачи второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения, при этом второе напряжение смещения отличается от первого напряжения смещения; и
- контроллер, выполненный с возможностью регистрации разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения и определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена.
Пункт 11. Система по пункту 10, в которой Кориолисов вибрационный гироскоп выполнен с возможностью выдачи первого отклика на первое напряжение смещения и второго отклика на второе напряжение смещения и
поправочный член представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
Пункт 12. Система по любому из пунктов 10-11, в которой контроллер выполнен с возможностью определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа независимо от масштабного коэффициента Кориолисова вибрационного гироскопа.
Пункт 13. Система по любому из пунктов 10-12, в которой поправочный член представляет собой заданное постоянное значение на основе начального выходного напряжения и начальной входной угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа при первом напряжении смещения и втором напряжении смещения.
Пункт 14. Система по любому из пунктов 10-13, в которой изменение выходного напряжения Кориолисова вибрационного гироскопа с первого отклика при первом напряжении смещения на второй отклик при втором напряжении смещения обеспечивает получение первого масштабного коэффициента, соответствующего первому отклику, и второго масштабного коэффициента, соответствующего второму отклику, для получения общего напряжения, подаваемого на Кориолисов вибрационный гироскоп.
Пункт 15. Система по пункту 14, в которой угловая скорость (Ω) определена из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент, а
S0' - второй масштабный коэффициент, при этом (1/S0)-(1/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении смещения и
С - поправочный член.
Пункт 16. Система по пункту 15, в которой разность откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения является постоянной величиной.
Пункт 17. Система по любому из пунктов 14-16, в которой контроллер выполнен с возможностью продолжения определения угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа в функции от разности откликов и поправочного члена независимо от калибровки первого масштабного коэффициента и калибровки второго масштабного коэффициента, при этом зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента и второго масштабного коэффициента.
Пункт 18. Система по любому из пунктов 10-17, в которой контроллер выполнен с возможностью управления перемещением транспортного средства из первого местоположения во второе местоположение с помощью Кориолисова вибрационного гироскопа.
Пункт 19. Способ, включающий:
определение масштабных коэффициентов для первого входного напряжения при первом напряжении смещения и второго входного напряжения при втором напряжении смещения для Кориолисова вибрационного гироскопа;
подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при первом напряжении смещения и регистрацию первого отклика Кориолисова вибрационного гироскопа;
подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп при втором напряжении смещения и регистрацию второго отклика Кориолисова вибрационного гироскопа и
использование разности первого отклика и второго отклика, масштабных коэффициентов для первого входного напряжения и второго входного напряжения и угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа для определения поправочного члена, представляющего функцию от разности зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике и втором отклике.
Пункт 20. Способ по пункту 19, согласно которому поправочный член (С) определяют из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент, соответствующий первому отклику и
S0' - второй масштабный коэффициент, соответствующий второму отклику, при этом (1/S0)-(1/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа на первое напряжение смещения и второе напряжение смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении смещения и
С - поправочный член.
Различные примеры и аспекты системы и способов, раскрытые в настоящем документе, включают в себя различные компоненты, признаки и функциональные особенности. Следует понимать, что различные примеры и аспекты системы и способов, раскрытые в настоящем документе, могут включать в себя любые компоненты, признаки и функциональные особенности любых других примеров и аспектов системы и способов, раскрытых в настоящем документе, в любой комбинации, и все такие возможности предназначены для включения в пределы сущности и объема раскрытия настоящего изобретения.
Множество модификаций и другие примеры раскрытия настоящего изобретения, изложенные в настоящем документе, окажутся очевидными для специалиста в области техники, к которой относится раскрытие настоящего изобретения, с получением преимуществ при изучении особенностей настоящего изобретения, представленных в вышеприведенном описании и на соответствующих чертежах.
В связи с этим, следует отметить, что раскрытие настоящего изобретения не ограничено конкретными раскрытыми вариантами осуществления, и что модификации и другие варианты осуществления следует считать включенными в объем прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, несмотря на то, что предшествующее описание и соответствующие чертежи описывают примерные варианты реализации в контексте некоторых приведенных в качестве примеров комбинаций элементов и/или функций, следует понимать, что различные комбинации элементов и/или функций могут быть созданы в альтернативных вариантах осуществления без отступления от объема прилагаемой формулы изобретения.
Claims (54)
1. Способ вычисления угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа, включающий:
подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп (101) при первом напряжении (Р0) смещения;
подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп (101) при втором напряжении (Р0') смещения, при этом второе напряжение (Р0') смещения отличается от первого напряжения (Р0) смещения;
регистрацию разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа (101) на первое напряжение (Р0) смещения и второе напряжение (Р0') смещения и
определение угловой скорости (Ω) Кориолисова вибрационного гироскопа (101) в функции от разности откликов и поправочного члена (С).
2. Способ по п. 1, согласно которому Кориолисов вибрационный гироскоп (101) выполнен с возможностью выдачи первого отклика (V0) на первое напряжение (Р0) смещения и второго отклика (V0') на второе напряжение (Р0') смещения, а поправочный член (С) представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике (V0) и втором отклике (V0').
3. Способ по любому из пп. 1, 2, согласно которому угловую скорость (Ω) Кориолисова вибрационного гироскопа (101) определяют независимо от масштабного коэффициента Кориолисова вибрационного гироскопа (101).
4. Способ по любому из пп. 1, 2, согласно которому поправочный член (С) представляет собой заданное постоянное значение на основе начального выходного напряжения и начальной входной угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа (101) при первом напряжении (Р0) смещения и втором напряжении (Р0') смещения.
5. Способ по любому из пп. 1, 2, согласно которому изменение выходного напряжения Кориолисова вибрационного гироскопа (101) с первого отклика при первом напряжении (Р0) смещения на второй отклик при втором напряжении (Р0') смещения обеспечивает получение первого масштабного коэффициента (S0), соответствующего первому отклику, и второго масштабного коэффициента (S0'), соответствующего второму отклику, для получения общего напряжения, подаваемого на Кориолисов вибрационный гироскоп (101).
6. Способ по п. 5, согласно которому угловую скорость (Ω) определяют из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент (S0) и
S0' - второй масштабный коэффициент (S0'), при этом (1/S0)-(1/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа (101) на первое напряжение (Р0) смещения и второе напряжение (Ρ0') смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении (Р0) смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении (Ρ0') смещения и
С - поправочный член (С).
7. Способ по п. 6, согласно которому разность откликов Кориолисова вибрационного гироскопа (101) на первое напряжение (Р0) смещения и второе напряжение (Ρ0') смещения является постоянной величиной.
8. Способ по п. 5, также включающий продолжение определения угловой скорости (Ω) Кориолисова вибрационного гироскопа (101) в функции от разности откликов и поправочного члена независимо от калибровки первого масштабного коэффициента (S0) и калибровки второго масштабного коэффициента (S0'), при этом зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента (S0) и второго масштабного коэффициента (S0').
9. Способ по любому из пп. 1, 2, также включающий управление перемещением транспортного средства (10) из первого местоположения во второе местоположение с помощью Кориолисова вибрационного гироскопа (101).
10. Система для вычисления угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа, содержащая:
- Кориолисов вибрационный гироскоп (101);
- источник (102) входного напряжения, выполненный с возможностью
подачи первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп (101) при первом напряжении (Р0) смещения и
подачи второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп (101) при втором напряжении (Р0') смещения, при этом второе напряжение (Р0') смещения отличается от первого напряжения (Р0) смещения; и
- контроллер (104), выполненный с возможностью регистрации разности откликов Кориолисова вибрационного гироскопа (101) на первое напряжение (Р0) смещения и второе напряжение (Р0') смещения и определения угловой скорости (Ω) Кориолисова вибрационного гироскопа (101) в функции от разности откликов и поправочного члена (С).
11. Система (100) по п. 10, в которой Кориолисов вибрационный гироскоп (101) выполнен с возможностью выдачи первого отклика (V0) на первое напряжение (Р0) смещения и второго отклика на второе напряжение (Ρ0') смещения, а поправочный член (С) представляет сумму зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике (V0) и втором отклике (V0').
12. Система (100) по любому из пп. 10, 11, в которой контроллер (104) выполнен с возможностью определения угловой скорости (Ω) Кориолисова вибрационного гироскопа (101) независимо от масштабного коэффициента Кориолисова вибрационного гироскопа (101).
13. Система (100) по любому из пп. 10, 11, в которой поправочный член (С) представляет собой заданное постоянное значение на основе начального выходного напряжения и начальной входной угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа (101) при первом напряжении (Р0) смещения и втором напряжении (Ρ0') смещения.
14. Система (100) по любому из пп. 10, 11, в которой изменение выходного напряжения Кориолисова вибрационного гироскопа (101) с первого отклика при первом напряжении (Р0) смещения на второй отклик при втором напряжении (Ρ0') смещения обеспечивает получение первого масштабного коэффициента (S0), соответствующего первому отклику, и второго масштабного коэффициента (S0'), соответствующего второму отклику, для получения общего напряжения, подаваемого на Кориолисов вибрационный гироскоп (101).
15. Система (100) по п. 14, в которой угловая скорость (Ω) определена из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент (S0), а
S0' - второй масштабный коэффициент (S0'), при этом (1/S0)-(1/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа (101) на первое напряжение (Р0) смещения и второе напряжение (Ρ0') смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении (Р0) смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении (Ρ0') смещения, и
С - поправочный член (С).
16. Система (100) по п. 15, в которой разность откликов Кориолисова вибрационного гироскопа (101) на первое напряжение (Р0) смещения и второе напряжение (Ρ0') смещения является постоянной величиной.
17. Система (100) по п. 14, в которой контроллер (104) выполнен с возможностью продолжения определения угловой скорости (Ω) Кориолисова вибрационного гироскопа (101) в функции от разности откликов и поправочного члена (С) независимо от калибровки первого масштабного коэффициента (S0) и калибровки второго масштабного коэффициента (S0'), при этом зависящее от времени приборное смещение нуля вызывает одинаковый сдвиг первого масштабного коэффициента (S0) и второго масштабного коэффициента (S0').
18. Система (100) по любому из пп. 10, 11, в которой контроллер (104) выполнен с возможностью управления перемещением транспортного средства (10) из первого местоположения во второе местоположение с помощью Кориолисова вибрационного гироскопа (101).
19. Способ вычисления угловой скорости Кориолисова вибрационного гироскопа, включающий:
определение масштабных коэффициентов (S0, S0') для первого входного напряжения при первом напряжении (Р0) смещения и второго входного напряжения при втором напряжении (Ρ0') смещения для Кориолисова вибрационного гироскопа (101);
подачу первого входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп (101) при первом напряжении (Р0) смещения и регистрацию первого отклика (V0) Кориолисова вибрационного гироскопа (101);
подачу второго входного напряжения на Кориолисов вибрационный гироскоп (101) при втором напряжении (Р0') смещения и регистрацию второго отклика (V0') Кориолисова вибрационного гироскопа (101) и
использование разности первого отклика (V0) и второго отклика (V0'), масштабных коэффициентов (S0, S0') для первого входного напряжения и второго входного напряжения и угловой скорости (Ω) Кориолисова вибрационного гироскопа (101) для определения поправочного члена (С), представляющего функцию от разности зависящего от времени приборного смещения нуля в первом отклике (V0) и втором отклике (V0').
20. Способ по п. 19, согласно которому поправочный член (С) определяют из уравнения
где
S0 - первый масштабный коэффициент (S0), соответствующий первому отклику, а
S0' - второй масштабный коэффициент (S0'), соответствующий второму отклику, при этом (1/S0)-(1/S0') является разностью откликов Кориолисова вибрационного гироскопа (101) на первое напряжение (Р0) смещения и второе напряжение (Ρ0') смещения,
V0 - первый отклик при первом напряжении (Р0) смещения,
V0' - второй отклик при втором напряжении (Р0') смещения и
С - поправочный член (С).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/409,707 | 2017-01-19 | ||
| US15/409,707 US10466067B2 (en) | 2017-01-19 | 2017-01-19 | System and method for gyro rate computation for a Coriolis Vibrating Gyroscope |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017137002A RU2017137002A (ru) | 2019-04-22 |
| RU2017137002A3 RU2017137002A3 (ru) | 2020-12-16 |
| RU2751990C2 true RU2751990C2 (ru) | 2021-07-21 |
Family
ID=60473389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017137002A RU2751990C2 (ru) | 2017-01-19 | 2017-10-20 | Система и способ вычисления угловой скорости кориолисова вибрационного гироскопа |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10466067B2 (ru) |
| EP (1) | EP3351900A1 (ru) |
| JP (1) | JP7010656B2 (ru) |
| CN (1) | CN108332774B (ru) |
| BR (1) | BR102017024960A8 (ru) |
| RU (1) | RU2751990C2 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109323711B (zh) * | 2018-12-04 | 2020-07-28 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种陀螺仪模态反转零位自校正方法及系统 |
| CN111256729B (zh) * | 2020-02-21 | 2021-07-30 | 中国海洋大学 | 一种差分带通式调频mems陀螺仪速率解析装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5905202A (en) * | 1995-09-01 | 1999-05-18 | Hughes Electronics Corporation | Tunneling rotation sensor |
| JP2000074675A (ja) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Murata Mfg Co Ltd | 角速度センサ |
| EP1995556A2 (en) * | 2007-05-16 | 2008-11-26 | Sony Corporation | Detection apparatus, detection method, and electronic apparatus |
| RU2509981C2 (ru) * | 2008-11-28 | 2014-03-20 | Сажем Дефанс Секюрите | Калибровка гироскопических систем с вибрационными гироскопами |
| US20150053001A1 (en) * | 2013-08-26 | 2015-02-26 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical component and method for producing a micromechanical component |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06123630A (ja) * | 1992-10-13 | 1994-05-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 振動ジャイロ装置および角速度検出方法 |
| JPH0979859A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nissan Motor Co Ltd | 振動式角速度センサのオフセット測定装置 |
| JP4455201B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2010-04-21 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 検出回路 |
| US7103477B1 (en) | 2005-08-08 | 2006-09-05 | Northrop Grumman Corporation | Self-calibration for an inertial instrument based on real time bias estimator |
| US8061201B2 (en) * | 2007-07-13 | 2011-11-22 | Georgia Tech Research Corporation | Readout method and electronic bandwidth control for a silicon in-plane tuning fork gyroscope |
| US7698082B2 (en) | 2008-05-20 | 2010-04-13 | Northrop Grumman Guidance And Electronics Company, Inc. | Real time error determination for inertial instruments |
| US7912664B2 (en) * | 2008-09-11 | 2011-03-22 | Northrop Grumman Guidance And Electronics Company, Inc. | Self calibrating gyroscope system |
| DE102010006584B4 (de) * | 2010-02-02 | 2012-09-27 | Northrop Grumman Litef Gmbh | Corioliskreisel mit Korrektureinheiten und Verfahren zur Reduktion des Quadraturbias |
| CN102564456B (zh) * | 2011-12-29 | 2014-12-03 | 深迪半导体(上海)有限公司 | 一种三轴微型陀螺仪的测试装置及测试方法 |
| US20140260611A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Analog Devices, Inc. | XY-Axis Gyroscopes with Electrode Configuration for Detecting Quadrature Errors and Out-of-Plane Sense Modes |
| WO2014172487A1 (en) * | 2013-04-16 | 2014-10-23 | The Regents Of The University Of California | Continuous mode reversal for rejecting drift in gyroscopes |
| FI125696B (en) * | 2013-09-11 | 2016-01-15 | Murata Manufacturing Co | Gyroscope structure and gyroscope with improved quadrature compensation |
| US9605964B2 (en) * | 2014-01-03 | 2017-03-28 | The Boeing Company | Gyro quadrature stabalization with demodulation phase error nulling |
| FI125611B (en) | 2014-02-12 | 2015-12-15 | Murata Manufacturing Co | Drive circuit for starting a MEMS resonator |
| US9482553B2 (en) * | 2014-09-30 | 2016-11-01 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Calibration systems and methods for gyroscopes |
| US10502585B2 (en) * | 2014-10-23 | 2019-12-10 | The Boeing Company | Gyro rate computation for an interferometric fiber optic gyro |
| TWI564571B (zh) * | 2014-11-14 | 2017-01-01 | Mpi Corp | Cantilever high frequency probe card |
-
2017
- 2017-01-19 US US15/409,707 patent/US10466067B2/en active Active
- 2017-10-20 RU RU2017137002A patent/RU2751990C2/ru active
- 2017-10-24 JP JP2017205077A patent/JP7010656B2/ja active Active
- 2017-11-22 BR BR102017024960A patent/BR102017024960A8/pt not_active Application Discontinuation
- 2017-11-27 EP EP17203739.2A patent/EP3351900A1/en not_active Withdrawn
- 2017-12-14 CN CN201711337852.XA patent/CN108332774B/zh active Active
-
2019
- 2019-09-25 US US16/582,370 patent/US10969242B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5905202A (en) * | 1995-09-01 | 1999-05-18 | Hughes Electronics Corporation | Tunneling rotation sensor |
| JP2000074675A (ja) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Murata Mfg Co Ltd | 角速度センサ |
| EP1995556A2 (en) * | 2007-05-16 | 2008-11-26 | Sony Corporation | Detection apparatus, detection method, and electronic apparatus |
| RU2509981C2 (ru) * | 2008-11-28 | 2014-03-20 | Сажем Дефанс Секюрите | Калибровка гироскопических систем с вибрационными гироскопами |
| US20150053001A1 (en) * | 2013-08-26 | 2015-02-26 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical component and method for producing a micromechanical component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108332774A (zh) | 2018-07-27 |
| US10466067B2 (en) | 2019-11-05 |
| BR102017024960A2 (pt) | 2018-08-07 |
| CN108332774B (zh) | 2023-09-05 |
| EP3351900A1 (en) | 2018-07-25 |
| US20200018619A1 (en) | 2020-01-16 |
| US10969242B2 (en) | 2021-04-06 |
| JP7010656B2 (ja) | 2022-01-26 |
| US20180202834A1 (en) | 2018-07-19 |
| RU2017137002A3 (ru) | 2020-12-16 |
| JP2018128442A (ja) | 2018-08-16 |
| RU2017137002A (ru) | 2019-04-22 |
| BR102017024960A8 (pt) | 2022-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Challoner et al. | Boeing disc resonator gyroscope | |
| US10520331B2 (en) | Calibration system and method for whole angle gyroscope | |
| US7565839B2 (en) | Bias and quadrature reduction in class II coriolis vibratory gyros | |
| EP2175236B2 (en) | Self calibrating gyroscope system | |
| RU2687101C2 (ru) | Способ калибровки вибрационного гироскопа | |
| EP2696169B1 (en) | Force-rebalance coriolis vibratory gyroscope | |
| US20160341551A1 (en) | Whole angle mems gyroscope | |
| RU2390728C1 (ru) | Способ настройки инерциальной навигационной системы с осесимметричным вибрационным датчиком и соответствующая инерциальная навигационная система | |
| US8800349B2 (en) | Calibration of gyroscopic systems with vibratory gyroscopes | |
| CN102227608B (zh) | 使用振动陀螺仪的陀螺仪测量方法 | |
| CN114383590A (zh) | 速率积分陀螺的相位误差辨识和补偿方法 | |
| RU2751990C2 (ru) | Система и способ вычисления угловой скорости кориолисова вибрационного гироскопа | |
| Hu et al. | Control and damping imperfection compensation for a rate integrating MEMS gyroscope | |
| US10082404B1 (en) | Electronic self calibration design for disk resonator gyroscopes using electrode time multiplexing | |
| US8725415B2 (en) | Method and device for long-duration navigation | |
| US20110126647A1 (en) | Rate of turn signal generator with drift compensation | |
| Kim et al. | Drift error analysis caused by RLG dither axis bending | |
| EP3495772B1 (en) | Vibrating-mass gyroscope system | |
| Ninalalov et al. | Methods for improving the accuracy of an autonomous orientation and navigation system based on micromechanical gyroscopes and optoelectronic sensors | |
| Thienel | Nonlinear observer/controller designs for spacecraft attitude control systems with uncalibrated gyros | |
| US20240110790A1 (en) | Method for correcting the measurement from a vibrating angular inertial sensor | |
| Tanaka | State-of-the-art MEMS Gyroscopes for Autonomous Cars | |
| Araki et al. | North Finding IMU with Electromagnetic MEMS Gyroscope and Mode Reversal Technique | |
| Sushchenko | Data-ware of precision attitude and heading reference system |