[發(fā)明專利]一種三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測(cè)裝置的標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310738905.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103697918A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張峰;楊清生;黃磊;向政;孟祥濤;王頌邦;鄭極石;何熠;馬曉潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天時(shí)代光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于：包括如下步驟：?

（1）將包含X軸、Y軸、Z軸、S軸，其中X軸、Y軸、Z軸三軸正交的光纖陀螺慣測(cè)裝置裝入六面體工裝放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上，將光纖陀螺慣測(cè)裝置i軸朝天，轉(zhuǎn)臺(tái)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角速率ω_i,1～ω_i,m，對(duì)應(yīng)i軸輸入角速率為(ω_i,1+ω_u)～(ω_i,m+ω_u)，輸出角速率為F_i,1～F_i,m；轉(zhuǎn)臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角速率為ω_i,-1～ω_i,-m，對(duì)應(yīng)i軸輸入角速率為(ω_i,-1+ω_u)～(ω_i,-m+ω_u)，輸出角速率為F_i,-1～F_i,-m，i為X、Y、Z，ω_u為地速在天向方向的分量，ω_u=ω_ie·sin(L)，L為當(dāng)?shù)氐木暥龋?sub>ie為地球自轉(zhuǎn)角速度；?

（2）轉(zhuǎn)臺(tái)從靜止開(kāi)始，正負(fù)交替旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)整數(shù)圈，標(biāo)定過(guò)程中不使用轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí)的被測(cè)軸輸出數(shù)據(jù)，分別旋轉(zhuǎn)X軸、Y軸和Z軸。定義如下參數(shù)矩陣：?

F_x0表示X軸零偏；K_xx表示X軸輸出在X軸的耦合系數(shù);K_xy表示Y軸輸出在X軸的耦合系數(shù);K_xz表示Z軸輸出在X軸的耦合系數(shù);F_y0表示Y軸零偏；K_yx表示X軸輸出在Y軸的耦合系數(shù);K_yy表示Y軸輸出在Y軸的耦合系數(shù);K_yz表示Z軸輸出在Y軸的耦合系數(shù);F_z0表示Z軸零偏；K_zx表示X軸輸出在Z軸的耦合系數(shù);K_zy表示Y軸輸出在Z軸的耦合系數(shù);K_zz表示Z軸輸出在Z軸的耦合系數(shù);F_s0表示S軸零偏；K_sx表示X軸輸出在S軸的耦合系數(shù);K_sy表示Y軸輸出在S軸的耦合系數(shù);K_sz表示Z軸輸出在S軸的耦合系數(shù);?

X軸朝天輸入輸出關(guān)系如下：?

其中ε_x,1表示輸入角速度為1°/s的隨機(jī)噪聲；ε_x,m表示輸入角速度為m°/s的隨機(jī)噪聲；ε_x,-1表示輸入角速度為-1°/s的隨機(jī)噪聲；ε_x,-m表示輸入角速度為-m°/s的隨機(jī)噪聲；?

Y軸朝天輸入輸出關(guān)系如下：?

其中ε_y,1表示輸入角速度為1°/s的隨機(jī)噪聲；ε_y,m表示輸入角速度為m°/s的隨機(jī)噪聲；ε_y,-1表示輸入角速度為-1°/s的隨機(jī)噪聲；ε_y,-m表示輸入角速度為-m°/s的隨機(jī)噪聲；?

Z軸朝天輸入輸出關(guān)系如下：?

其中ε_z,1表示輸入角速度為1°/s的隨機(jī)噪聲；ε_z,m表示輸入角速度為m°/s的隨機(jī)噪聲；ε_z,-1表示輸入角速度為-1°/s的隨機(jī)噪聲；ε_z,-m表示輸入角速度為-m°/s的隨機(jī)噪聲；?

S軸朝天輸入輸出關(guān)系如下：?

其中F_s,x,1表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,y,1表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,z,1表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,x,-1表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,y,-1表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,z,-1表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,x,m表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,y,m表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,z,m表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,x,-m表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,y,-m表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出；F_s,z,-m表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出；ε_s,x,1表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,y,1表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,z,1表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,x,-1表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,y,-1表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,z,-1表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,x,m表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,y,m表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,z,m表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,x,-m表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_s,y,-m表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；ε_{s，z，-m}表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出的隨機(jī)噪聲；?

（3）對(duì)步驟（2）中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二次法求解得出X軸、Y軸、Z軸和S軸的參數(shù),如下：?

上述M按如下式子進(jìn)行計(jì)算：?

（4）對(duì)步驟（3）得到的結(jié)果進(jìn)行算法修正：定義X軸估計(jì)誤差均方差為：?

其中R_x,1為X軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_x,m為X軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_x,-1為X軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_x,-m為X軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差。構(gòu)造正定矩陣W_x，表達(dá)式如下：?

求出X軸的參數(shù)為：?

Y軸估計(jì)誤差均方差為：?

其中R_y,1為Y軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_y,m為Y軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_y,-1為Y軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_y,-m為Y軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差。構(gòu)造正定矩陣W_y，表達(dá)式如下：?

求出Y軸的參數(shù)為：?

Z軸估計(jì)誤差均方差為：?

其中R_z,1為Z軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_z,m為Z軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_z,-1為Z軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差；R_z,-m為Z軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，估計(jì)誤差均方差。構(gòu)造正定矩陣W_z，表達(dá)式如下：?

求出Z軸的參數(shù)為：?

S軸估計(jì)誤差均方差為：?

其中R_s,x,1表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,y,1表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,z,1表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)1°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,x,-1表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,y,-1表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,z,-1表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)-1°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,x,m表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,y,m表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,z,m表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)m°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,x,-m表示X軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,y,-m表示Y軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；R_s,z,-m表示Z軸朝天旋轉(zhuǎn)-m°/s時(shí)，S軸輸出估計(jì)誤差均方差；構(gòu)造正定矩陣W_s，表達(dá)式如下：?

求出S軸的參數(shù)為：?

（5）通過(guò)上述方法求出X軸、Y軸、Z軸、S軸參數(shù)，如下：?

X軸參數(shù)：F'_x0、K'_xx、K'_xy、K'_xz

Y軸參數(shù)：F'_y0、K'_yx、K'_yy、K'_yz

Z軸參數(shù)：F'_z0、K'_zx、K'_zy、K'_zz

S軸參數(shù)：F'_s0、K'_sx、K'_sy、K'_sz。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸正交一軸斜置構(gòu)型光纖陀螺慣測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于：當(dāng)步驟1中X軸、Y軸、Z軸、S軸中的某軸陀螺儀出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)其他三個(gè)軸進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)，重構(gòu)方案如下：?

當(dāng)X陀螺儀出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)Y、Z、S陀螺儀輸出重構(gòu)系統(tǒng)，獲得三軸輸入角速度為：?

其中ω_x、ω_y、ω_z為三軸輸入角速度。F_x、F_y、F_z、F_s為X軸、Y軸、Z軸、S軸輸出；?

當(dāng)Y陀螺儀出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)X、Z、S陀螺儀輸出重構(gòu)系統(tǒng)，獲得三軸輸入角速度為：?

當(dāng)Z陀螺儀出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)X、Y、S陀螺儀輸出重構(gòu)系統(tǒng)，獲得三軸輸入角速度為：?

當(dāng)S陀螺儀出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)X、Y、Z陀螺儀輸出重構(gòu)系統(tǒng)，獲得三軸輸入角速度為：?