[發明專利]用于啟動期間的增強速率估計的陀螺儀動態電動機振幅補償

無效

• 申請號: 201210187969.5
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102818578A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: T.J.漢森;M.W.韋伯;S.拉庫爾西耶
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 蔣駿;劉春元

背景技術

在陀螺儀啟動期間，陀螺儀電動機花費有限的時間來到達完全穩態振幅。在該時間期間，速率估計（如果需要）通常是不精確的。用當今的方法已經極大地避免了用諸如音叉陀螺儀的陀螺儀來進行速率感測，直到陀螺儀電動機上升并以穩態方式運行。

在音叉陀螺儀中，所感測的速率與振蕩的檢驗質量的峰間振幅成比例。因為該振幅在啟動期間的時間段上從零開始（在施加電源之前）并接著增長到最終的穩態振幅，所以在該時間期間感測速率尚且不是可行的。相反，感測速率已經被限于達到穩態電動機振幅之后的時間段。

從電源施加的時間起可實現的速率感測中的延遲可以是顯著的，取決于陀螺儀電動機花費多長時間來達到完全振幅。一些陀螺儀應用在激活之后非常立刻地要求精確的性能。例如，當今的音叉陀螺儀設備，諸如那些用在慣性測量單元（IMU）和速率傳感器中所使用的音叉陀螺儀設備可花費大約0.4秒到3秒來達到精確的速率感測操作。這種延遲對于在電源施加之后最早可能的點處需要速率感測信息的高度精確制導應用是不可容忍的。

發明內容

提供了一種用于在啟動期間的陀螺儀動態電動機振幅補償以便改善速率感測的系統和方法。該系統包括至少一個陀螺儀、與該陀螺儀操作通信的至少一個處理器、以及與該處理器操作地耦合的至少一個存儲器單元。該存儲器單元和該處理器被配置成分別存儲和執行多個程序模塊，這些程序模塊包括：先驗電動機振幅模塊，被配置成基于啟動期間的陀螺儀電動機振幅增長的模型來生成先驗電動機振幅信號；穩態標度因子模塊，被配置成生成穩態標度因子信號；以及動態電動機振幅補償模塊，被配置成從該電動機振幅模塊接收該先驗電動機振幅信號，并從該穩態標度因子模塊接收穩態標度因子信號。在陀螺儀的啟動階段執行該方法時，由該陀螺儀感測速率運動并且由該陀螺儀輸出感測的速率信號。該動態電動機振幅補償模塊從該陀螺儀接收測量的電動機振幅信號、從該電動機振幅模塊接收先驗電動機振幅信號、或兩者的組合。該動態電動機振幅補償模塊輸出時變標度因子，該時變標度因子被應用到感測的速率信號以在啟動階段期間從陀螺儀產生早期和精確的感測速率。

附圖說明

理解的是，附圖僅描繪了多個示例性實施例，并且不因此被認為在范圍上進行限制，將通過使用附圖與附加的特征和細節一起描述這些示例性實施例，其中：

圖1A是根據一個實施例的用于陀螺儀動態電動機振幅補償的控制系統的框圖；

圖1B是根據一個實施例的用于陀螺儀動態電動機振幅補償的支持系統的框圖；

圖2是圖1A的控制系統中所采用的用于動態標度因子補償的過程的流程圖；

圖3是圖2的過程中所采用的電動機振幅速率補償算法的流程圖；

圖4是示出了具有電動機振幅速率補償的陀螺儀啟動測試的結果的圖形曲線；

圖5是示出了在有速率時來自八個陀螺儀接通的數據的圖形曲線；

圖6是示出了與圖5的曲線相同的數據但應用了電動機振幅速率補償的圖形曲線；

圖7是示出了陀螺儀啟動的主階段的時間線示圖；以及

圖8是可實現用于陀螺儀動態電動機振幅補償的過程的計算機系統的一個實施例的框圖。

具體實施方式

在下列詳細描述中，參考了附圖，其中以示例特定說明性實施例的方式示出。要理解的是，可利用其它實施例，并且可進行機械和電的改變。因此，下列詳細描述不不以限制意義進行。

提供了一種系統和方法，用于陀螺儀動態電動機振幅補償，其在陀螺儀啟動期間增強了早期速率估計。在部分電動機振幅和完全電動機振幅之間的啟動時間段期間，實際陀螺儀標度因子在改變。本方法允許通過應用動態改變的標度因子來在陀螺儀的啟動階段期間實現速率感測，該動態改變的標度因子是瞬時電動機振幅的函數。該結果允許了在陀螺儀的加電循環中更早的精確速率感測。

在一個實施例中，用于陀螺儀的控制系統動態使用在啟動時電動機振幅來調整標度因子，允許了在達到完全且穩定的電動機振幅之前的早期速率感測。初始電源施加和穩態操作之間的陀螺儀電動機振幅可以（1）被實時測量，或可以是（2）基于數學模型被特征化的先驗。例如，可在從初始電動機啟動到最終穩態電動機操作的時間段期間，從實時電動機振幅測量得到經過動態標度因子補償的速率感測。替代地，可在從初始電動機啟動到最終穩態電動機操作的時間段期間，使用電動機振幅的先驗數學特征化來提供經過動態標度因子補償的速率感測。