[發(fā)明專利]一種光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811237609.5
• 申請(qǐng)日: 2018-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109211219B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚泓;李瑞;馬海濱;王章波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中船航?？萍加邢挢?zé)任公司
• 主分類號(hào): G01C19/72
• 分類號(hào): G01C19/72;G01C25/00
• 代理公司: 上海智力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種新型光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償方法，該方法包括以下步驟：步驟1、在光纖陀螺儀環(huán)倉(cāng)底部粘貼溫度傳感器，步驟2、采集光纖陀螺儀零偏輸出值及光纖陀螺儀內(nèi)部溫度傳感器數(shù)據(jù)，步驟3、構(gòu)成溫度補(bǔ)償模型P(t)：通過(guò)最小二乘法擬合計(jì)算得出溫度補(bǔ)償模型P(t)的系數(shù)；步驟4、設(shè)定溫度推移時(shí)間△t，并通過(guò)上述步驟3進(jìn)行擬合計(jì)算光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償后的殘差方差值，并將光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償后最小的殘差方差值對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償模型P(t)確定為最終溫度補(bǔ)償模型。本發(fā)明在現(xiàn)有補(bǔ)償模型的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，提升了補(bǔ)償精度，同時(shí)模型的階次沒(méi)有提高，在工程應(yīng)用中對(duì)光纖陀螺儀的補(bǔ)償有實(shí)際的應(yīng)用意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

光纖陀螺儀是基于Sagnac效應(yīng)的角速率測(cè)量?jī)x表，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐沖擊、動(dòng)態(tài)范圍大的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有成本低、壽命長(zhǎng)、可靠性高的使用效果，現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用在航空航天、機(jī)器人控制、石油煤炭開(kāi)采等多個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)光纖陀螺儀工作環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，陀螺輸出隨溫度變化發(fā)生較大漂移，降低了光纖陀螺儀測(cè)量精度。此誤差稱為Shupe誤差，原因是由于光纖環(huán)(陀螺核心敏感器件)受溫度變化產(chǎn)生的環(huán)上非互異相位誤差，引起光纖陀螺儀輸出值漂移。

可從兩個(gè)方面著手解決光纖陀螺儀溫度漂移誤差。一方面從光纖環(huán)生產(chǎn)方面入手，這一方面包括改善光纖環(huán)繞制技術(shù)，優(yōu)化光纖環(huán)工裝設(shè)計(jì)，改善固化用膠特性，這些措施可在光纖環(huán)生產(chǎn)中改善溫度對(duì)環(huán)影響。對(duì)于已經(jīng)完成生產(chǎn)的光纖環(huán)僅能從另一方面著手，即測(cè)試光纖陀螺儀，并對(duì)其漂移誤差建模補(bǔ)償。常用溫度誤差建模方法有多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、模糊邏輯、線性或多項(xiàng)式模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等建模方法可得到和良好的補(bǔ)償精度，但算法復(fù)雜不適于工程應(yīng)用，線性或多項(xiàng)式模型存在階次低容易欠擬合，階次過(guò)高不具有適用性的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償方法，本發(fā)明具有良好的補(bǔ)償效果和實(shí)用性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、在光纖陀螺儀環(huán)倉(cāng)底部粘貼溫度傳感器，將光纖陀螺儀置于高低溫溫箱內(nèi)，進(jìn)行高低溫變溫試驗(yàn)，

步驟2、采集光纖陀螺儀零偏輸出值及光纖陀螺儀內(nèi)部溫度傳感器數(shù)據(jù)，

步驟3、提取步驟2采集到的光纖陀螺儀內(nèi)部溫度傳感器數(shù)據(jù)T₁，在時(shí)間軸上間隔一個(gè)溫度推移時(shí)間Δt，構(gòu)造溫度數(shù)據(jù)T₂，擬合溫度數(shù)據(jù)T₁、T₂及其各自溫度梯度構(gòu)成溫度補(bǔ)償模型P(t)：為光纖陀螺儀零偏輸出值的平均值，通過(guò)最小二乘法擬合計(jì)算得出溫度補(bǔ)償模型P(t)的系數(shù)a、b、c、d；

步驟4、設(shè)定溫度推移時(shí)間Δt，并通過(guò)上述步驟3進(jìn)行擬合計(jì)算光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償后的殘差方差值，wcha_std＝std(bias(t)-P(t))，其中，wcha_std為光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償后的殘差方差值，bias(t)為光纖陀螺儀變溫輸出，P(t)為溫度補(bǔ)償模型，

步驟5、設(shè)定溫度推移時(shí)間Δt的時(shí)間范圍和間隔步長(zhǎng)為10s，算法設(shè)定保留光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償后較小殘差方差值對(duì)應(yīng)的Δt，自動(dòng)循環(huán)計(jì)算，得到最小殘差方差值對(duì)應(yīng)的Δt，并將光纖陀螺儀溫度補(bǔ)償后最小的殘差方差值對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償模型P(t)確定為最終溫度補(bǔ)償模型。

所述步驟1中高低溫變溫試驗(yàn)為：設(shè)置溫箱從-40℃至60℃范圍內(nèi)變溫，將高低溫溫箱在-40℃時(shí)保溫3h，然后以1℃/min的變溫速率進(jìn)行升溫，當(dāng)高低溫溫箱升溫至60℃時(shí)，將高低溫溫箱在60℃時(shí)保溫3h。

所述步驟1中溫度傳感器為單總線芯片數(shù)字溫度計(jì)。

所述單總線芯片數(shù)字溫度計(jì)的型號(hào)為DS18B20。