[發明專利]一種基于三態理論的激光陀螺零偏漂移誤差建模與補償方法

有效

• 申請號: 201810986738.8
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109297509B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 張林;張震;任乾;陳善秋;陳光;夏宇強
• 申請（專利權）人: 北京航天時代激光導航技術有限責任公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明提供了一種基于三態理論的激光陀螺零偏漂移誤差建模與補償方法：進行激光陀螺零偏漂移誤差漂移特性測試試驗；根據不同初始啟動溫度下激光陀螺松弛態零偏試驗數據，建立不同初始啟動溫度下激光陀螺松弛態零偏溫度模型；根據不同初始啟動溫度下激光陀螺過渡態零偏試驗數據，建立不同初始啟動溫度下激光陀螺過渡態零偏模型；根據所有不同初始啟動溫度下激光陀螺穩定態零偏試驗數據進行擬合，得到所有啟動溫度下激光陀螺穩定態零偏溫度模型；根據激光陀螺初始啟動溫度和實時溫度，選擇相應初始啟動溫度下的相應零偏溫度模型計算得到激光陀螺零位偏差；在激光陀螺實際輸出基礎上減去激光陀螺零位偏差得到激光陀螺輸出真值。本發明準確度高。

技術領域

本發明涉及一種激光陀螺漂移誤差的建模與補償方法，屬慣性導航領域。

背景技術

激光陀螺是基于Signac效應的光學陀螺，以其重量小、精度高、耐沖擊性好等諸多優點成為捷聯慣導系統的理想器件,廣泛應用于導彈、火箭、船舶及地面車輛等多個領域，其性能的好壞直接影響慣性導航系統的導航精度。

激光陀螺使用過程中的零偏漂移誤差是影響慣性導航精度的主要因素之一。激光陀螺零偏主要受溫度及陀螺工作狀態的影響。首先，從溫度影響方面來說，溫度的變化會引起氣體的折射率、材料的導熱系數、光學器件的光學性質發生變化；另外溫度引起器件的熱脹冷縮、彎曲變形都會造成光路發生變化，引起諧振系統損耗增加；此外溫度場的變化引起氣流流場的變化，使兩臂的放電電流出現不平衡，加劇了朗謬爾流效應帶來的零偏影響。激光陀螺在工作過程中溫度是不斷變化的，陀螺零偏受溫度的影響也是不斷變化的，這種現象稱之為零偏漂移。激光陀螺的漂移誤差制約了其精度的進一步提高。為了補償漂移誤差對激光陀螺精度的影響，可以從硬件補償與軟件補償兩方面入手。其中硬件補償從結構設計角度來消除溫度及時間效應對陀螺零偏的影響，但實現起來難度大，且增加了成本。而軟件補償方法通過建立零偏的數學模型并實時進行補償，不僅能解決激光慣導系統的快速啟動問題，同時減小了系統設計的復雜性。因此目前主要是通過軟件補償方法消除陀螺零偏漂移對導航精度的影響。

現有激光陀螺零偏誤差建模方面，具有代表性的建模方法是在模型中引入了包括溫度、溫度變化率、溫度梯度的模型項。現有技術主要存在以下缺點：

(1)陀螺儀零偏漂移誤差影響機理分析不明確，建立的模型欠精確，補償效果不佳。

(2)激光陀螺工作環境溫度復雜，使用情況多變。現有的補償方法只能針對單個激光陀螺的整個工作狀態進行大概的補償，無法做到根據激光陀螺的不同工作狀態進行更精確的補償。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種綜合考慮時間效應與溫度效應的激光陀螺零偏漂移誤差補償方法，以提高模型補償精度與陀螺在各種溫度工況下的補償效果。

本發明的技術解決方案是：一種基于三態理論的激光陀螺零偏漂移誤差建模與補償方法，該方法包括如下步驟：

(1)、進行激光陀螺零偏漂移誤差漂移特性測試試驗，獲取不同初始啟動溫度T_i下在激光陀螺工作范圍[T^d,T^u]內不同溫度對應的激光陀螺零偏試驗數據，并據此確定不同初始啟動溫度下對應的激光陀螺松弛態溫度區間過渡態溫度區間和穩定態溫度區間[T_i^g,T_i^u]，i＝1～N，N為初始啟動溫度個數；

(2)、根據不同初始啟動溫度下激光陀螺松弛態零偏試驗數據，建立不同初始啟動溫度下激光陀螺松弛態零偏溫度模型；

(3)、根據不同初始啟動溫度下激光陀螺過渡態零偏試驗數據，建立不同初始啟動溫度下激光陀螺過渡態零偏模型；

(4)、根據所有不同初始啟動溫度下激光陀螺穩定態零偏試驗數據進行擬合，得到所有啟動溫度下激光陀螺穩定態零偏溫度模型；