[發(fā)明專利]光纖陀螺組合體慣性測量裝置及其標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210210862.8
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102735232A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王巍;向政;張東旭;楊清生;孟祥濤;廉明;張峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天時(shí)代光電科技有限公司
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.光纖陀螺組合體慣性測量裝置，其特征在于：包括一個(gè)六棱錐和一個(gè)底座；在六棱錐的六個(gè)側(cè)面上均勻分布6個(gè)光纖陀螺儀，在底座內(nèi)安裝有6個(gè)信號處理與接口電路和6路二次電源；

6個(gè)信號處理與接口電路分別接收6個(gè)光纖陀螺儀的輸出信息，同時(shí)分別將處理完成的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制分系統(tǒng)；

6路二次電源將6路一次母線電壓變換至光纖陀螺組合體內(nèi)部能夠使用的電壓，分別為6個(gè)光纖陀螺儀和6個(gè)信號處理與接口電路供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖陀螺組合體慣性測量裝置，其特征在于：在底座的四個(gè)角上還安裝有6個(gè)接插件，其中，兩個(gè)角上分別安裝2個(gè)接插件，另外兩個(gè)角上分別安裝1個(gè)接插件；在底座的一個(gè)角上安裝有一個(gè)基準(zhǔn)鏡；在底座上還開有4個(gè)散熱槽；在底座的四個(gè)角上分別有一個(gè)安裝孔。

3.一種權(quán)利要求2所述的光纖陀螺組合體慣性測量裝置的標(biāo)定方法，其特征在于：

1)將光纖陀螺組合體慣性測量裝置安裝在十二面體工裝上，設(shè)6個(gè)光纖陀螺儀分別為G1、G2、G3、G4、G5、G6，在底座上安裝有兩個(gè)接插件的兩個(gè)角之間的六棱錐側(cè)面上安裝G1，并定義與G1敏感軸垂直的面為基準(zhǔn)面7；G1、G2、G3、G4、G5、G6按照俯視逆時(shí)針方向均勻分布在六棱錐的表面上；基準(zhǔn)面7、8、9、10、11、12分別與G1、G2、G3、G4、G5、G6的敏感軸垂直；X、Y、Z構(gòu)成基準(zhǔn)鏡的三個(gè)坐標(biāo)軸；X、Y構(gòu)成的平面與底座的平面平行；Z垂直于底座的平面；

設(shè)東、西、南、北、天、地六個(gè)方向的地速分別為ω_E、-ω_E、-ω_N、ω_N、ω_U、-ω_U，G1、G3、G5三只光纖陀螺儀的敏感軸構(gòu)成正交坐標(biāo)系1，G2、G4、G6三只光纖陀螺儀的敏感軸構(gòu)成正交坐標(biāo)系2；

2)坐標(biāo)系1按照“東地北”、“西北地”、“南東天”、“北天東”、“天西南”和“地南西”6位置放置在大理石平板上，建立6位置的輸出方程為：

N11=Kx1ωE-Ky1ωU+Kz1ωN+K01N12=-Kx1ωE+Ky1ωN-Kz1ωU+K01N13=-Kx1ωN+Ky1ωN+Kz1ωU+K01N14=Kx1ωN+Ky1ωU+Kz1ωE+K01N15=Kx1ωU-Ky1ωE-Kz1ωN+K01N16=-Kx1ωU-Ky1ωN-Kz1ωN+K01]]>

上述地速單位°/s，N₁₁、N₁₂、N₁₃、N₁₄、N₁₅、N₁₆分別為G16位置的角速度輸出，單位為脈沖個(gè)數(shù)，為標(biāo)定系數(shù)，單位為脈沖個(gè)數(shù)/(°/s)；

則G1陀螺的零位為同理得到其他五只陀螺的零位，分別記為

3)光纖陀螺組合體慣性測量裝置安裝在十二面體工裝上，使G1的敏感軸朝天，設(shè)定轉(zhuǎn)臺的角速率ω₁～ω_n，n＝32，從低速開始，正負(fù)交替按照250ms采樣，每個(gè)速率點(diǎn)采樣G1輸出數(shù)據(jù)1min；

4)每個(gè)速率點(diǎn)下求取G1輸出的均值，記為標(biāo)定靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)角速率輸出平均值則實(shí)際轉(zhuǎn)速輸出為

令A=K0K1,B=1ω11ω2······1ωn,C=F1F2···Fn,]]>利用最小二乘法A＝(B^TB)^-1B^TC，按照線性模型擬合出G1的標(biāo)度因數(shù)K₁，同理得到其他五只光纖陀螺儀的標(biāo)度因數(shù)，分別記為K₂、K₃、K₄、K₅、K₆；

5)對G1的敏感軸輸入正角速度，采集G3、G5兩軸輸出平均值為F₃₁₊和F₅₁₊，G1輸入負(fù)角速度時(shí)，對應(yīng)G3、G5軸輸出平均值為F_31-和F_51-，則輸入給G1的角速度對G3和G5的安裝誤差分別為和同理標(biāo)定出E₁₃、E₁₅、E₃₅、E₅₃；從而得到G1、G3、G5的輸出模型如下：

N1=K1(ω1+E13ω3+E15ω5)+K01N3=K3(ω3+E31ω1+E35ω5)+K03N5=K5(ω5+E51ω1+E53ω3)+K05]]>

6)按照標(biāo)定G1、G3、G5的方法得到G2、G4、G6的輸出模型如下

N2=K2(ω2+E24ω4+E26ω6)+K02N4=K4(ω4+E42ω2+E46ω6)+K04N6=K6(ω6+E62ω2+E64ω4)+K06]]>

即

N2N4N6=K2000K4000K61E24E26E421E46E62E641ω2ω4ω6+K02K04K06]]>

7)由于建立的六個(gè)光纖陀螺儀的輸出模型是在兩個(gè)不同的坐標(biāo)系中完成的，其中G1、G3、G5輸出方程建立在坐標(biāo)系1中，G2、G4、G6輸出方程建立在坐標(biāo)系2中，兩個(gè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系存在固定的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將坐標(biāo)系1作為整個(gè)光纖陀螺組合體慣性測量裝置的基準(zhǔn)輸入，輸入角速度為ω_x、ω_y、ω_z，設(shè)坐標(biāo)系1到坐標(biāo)系2的轉(zhuǎn)換矩陣為

T=T11T12T13T21T22T23T31T32T33]]>

由此得到

N2N4N6=K2000K4000K61E24E26E421E46E62E641T11T12T13T21T22T23T31T32T33ω1ω3ω5+K02K04K06]]>

其中，ω₁、ω₃、ω₅即為相對于坐標(biāo)系1的輸出角速度ω_x、ω_y、ω_z；由此得到了六只光纖陀螺組件的輸出方程如下：

N1N2N3N4N5N6=K1K1E13K1E15K2(T11+T21E24+T31E26)K2(T12+T22E24+T32E26)K2(T13+T23E24+T33E26)K3E31K3K3E35K4(T11E42+T21+T31E46)K4(T12E42+T22+T32E46)K4(T13E42+T23+T33E46)K5E51K5E53K5K6(T11E62+T21E64+T31)K6(T12E62+T22E64+T32)K6(T13E62+T23E64+T33)ωxωyωz+K01K02K03K04K05K06.]]>

4.一種權(quán)利要求3所述的光纖陀螺組合體慣性測量裝置的標(biāo)定方法，其特征在于：還包括基準(zhǔn)鏡的標(biāo)定方法，方法如下：

1)調(diào)整基準(zhǔn)鏡的安裝面使Y軸與1面的夾角γ控制在10″以內(nèi)，并且測出出γ角；

2)測出X軸與1面夾角α，Y軸與3面的夾角β，得到基準(zhǔn)鏡坐標(biāo)系與坐標(biāo)系1之間的轉(zhuǎn)換矩陣為

T‾^gzjz=00-1-100010cosαsinα0-sinαcosα0001cosγ0-sinγ010sinγ0cosγ1000cosβsinβ0-sinβcosβ.]]>