[發明專利]抑制扇形超流體干涉柵陀螺測量角速度噪聲方法及其裝置

在審

• 申請號: 201811100414.6
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109459007A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 趙玉龍;楊雅君;胡敏;肖龍龍;潘顯俊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G01C19/64
• 分類號: G01C19/64
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 胡璇

1.一種抑制扇形超流體干涉柵陀螺測量角速度噪聲方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S100：建立陀螺角速度敏感原理方程；

步驟S200：根據陀螺角速度敏感原理方程，建立熱相位波動引起的等波動-等效角速度噪聲模型；

步驟S300：根據波動-等效角速度噪聲模型和遞推最小二乘算法得到噪聲自適應抵消系統和噪聲自適應抵消系統濾波器權系數更新方程，采集并向噪聲自適應抵消系統輸入陀螺薄膜輸出的混合角速度信息d(i)，實時調節噪聲自適應抵消系統濾波器的權系數，輸出實時混合角速度信息。

2.根據權利要求1所述的抑制扇形超流體干涉柵陀螺測量角速度噪聲方法，其特征在于，所述扇形超流體干涉柵陀螺的角速度敏感原理方程為：

其中，

式中，x_x(t)為t時刻陀螺的薄膜位移，ρ為超流體的總密度，A_xd為彈性薄膜的面積，I_xc為通過單弱連接的臨界流量，τ為陀螺包含弱連接的個數，為輸入角速度引起的轉動相位，f_J為陀螺的約瑟夫森工作頻率，ω為外界輸入角速度，m₄為⁴He超流體的原子質量，h為普朗克常數，A_x為陀螺的敏感面積。

3.根據權利要求1所述的抑制扇形超流體干涉柵陀螺測量角速度噪聲方法，其特征在于，所述波動-等效角速度噪聲模型中包括所述等效輸入角速度噪聲標準偏差：

式中，k₄為超流體的環流量，m₄為⁴He超流體的原子質量，h為普朗克常數，A_x為陀螺的敏感面積，l為弱連接厚度，ρ_s為超流體超流分量密度，D為弱連接微孔直徑，T為陀螺工作溫度，N為弱連接處微孔數量，K_B為玻爾茲曼常數。

4.根據權利要求1所述的抑制扇形超流體干涉柵陀螺測量角速度噪聲方法，其特征在于，所述步驟S300包括以下步驟：

步驟S310：根據加性噪聲特性設計噪聲自適應抵消系統，生成熱噪聲樣本作為噪聲自適應抵消系統的參考輸入u(i)，得到噪聲自適應抵消系統的橫向濾波器輸出為：

式中，U(i)＝[u(i),u(i-1),…,u(i-M+1)]^T為噪聲自適應抵消系統i時刻的參考輸入向量，W(i)＝[w₀(i),w₁(i),…,w_M-1(i)]^T是i時刻濾波器的權系數向量，W^T(i)是i時刻濾波器的權系數向量的轉置，u(i)為i時刻的參考輸入，M為濾波器階數；

步驟S320：采集陀螺薄膜輸出的混合角速度信息d(i)作為噪聲自適應抵消系統的期望輸入；

步驟S330：采用遞推最小二乘算法構建噪聲自適應抵消系統的自適應濾波器，得到噪聲自適應抵消系統權系數更新方程，根據噪聲自適應抵消系統的期望輸入采用噪聲自適應抵消系統權系數更新方程，計算實時噪聲自適應抵消系統濾波器的權系數，根據實時噪聲自適應抵消系統濾波器的權系數調整噪聲自適應抵消系統，輸出實時混合角速度信息。

5.根據權利要求1所述的抑制扇形超流體干涉柵陀螺測量角速度噪聲方法，其特征在于，所述噪聲自適應抵消系統權系數W(k)更新方程：

W(k)＝W(k-1)+g(k)(d(k)-W^T(k-1)U(k)) (9)

其中，W(k)為k時刻使代價函數最小的系統最佳權系數，W(k-1)為k-1時刻使代價函數最小的系統最佳權系數，W^T(k-1)為W(k-1)的轉置，g(k)為k時刻權系數更新增益，d(k)為k時刻噪聲抵消系統的期望輸入，U(k)為k時刻噪聲自適應抵消系統的參考輸入向量。