[發明專利]一種高帶寬高精度速率積分陀螺模擬器實現方法

有效

• 申請號: 202010414295.2
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111637876B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 豐平;嚴欣穎;斯祝華;于嘉茹;孫旻昊
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C19/00
• 分類號: G01C19/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

本發明涉及一種高帶寬高精度速率積分陀螺模擬器實現方法，涉及航天器姿軌控系統地面試驗領域；步驟一、通過當量對閾值角度進行量化，計算角度脈沖量化值；步驟二、通過當量對一個時鐘周期內陀螺模擬器的積分角度進行量化，計算陀螺模擬器積分角度量化值；步驟三、計算陀螺模擬器積分角度隨周期的累加值；步驟四、將Q_p、Q_c和Q_n均用補碼表示；步驟五、對陀螺模擬器積分角度隨周期的累加值和角度脈沖量化值進行比較；根據比較結果，比較器不動作；或比較器輸出一個角度脈沖，實現陀螺模擬器的角度脈沖的輸出；本發明便于使用定點運算器實現，且資源占用極小，而且刷新速率(帶寬)不受限制，可實現變周期積分。

技術領域

本發明屬于航天器姿軌控系統地面試驗領域，涉及一種高帶寬高精度速率積分陀螺模擬器實現方法。

背景技術

速率積分陀螺是衛星姿軌控系統的一種主要敏感器，用于測量衛星角速度，其輸出為角度積分脈沖序列，每個脈沖表示積分角度。目前主要使用速率積分陀螺模擬器模擬真實陀螺的輸出特性，在故障測試、產品不到位或無真實產品等情況下使用該裝置代替真實陀螺產品參與衛星姿軌控系統試驗，因此該裝置在衛星姿軌控系統地面試驗中不可或缺。

速率積分陀螺模擬器常用的實現方法是將角速度按照周期進行離散采樣，計算在時間內的陀螺輸出積分脈沖序列等效頻率，用一個頻率信號發生器輸出脈沖序列。該方法的顯著地缺點是采樣周期就決定了該陀螺模擬器的最快刷新頻率(即帶寬)，且需要一段程序(通常位于一個計算機中)計算脈沖序列等效頻率，依賴性強，通用性也受采樣周期的限制。

上述方法主要問題在于角速度時間積分環節沒有得到真實模擬，導致陀螺模擬器受制于采樣周期和按周期運行的計算脈沖序列等效頻率的程序。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種高帶寬高精度速率積分陀螺模擬器實現方法，便于使用定點運算器實現，且資源占用極小，而且刷新速率(帶寬)不受限制，可實現變周期積分。

本發明解決技術的方案是：

一種高帶寬高精度速率積分陀螺模擬器實現方法，包括如下步驟：

步驟一、陀螺模擬器對測量的角度進行累計，每當累計角度到達閾值角度δ_p時，即輸出一個角度脈沖；設置當量e；通過當量e對閾值角度δ_p進行量化，計算角度脈沖量化值Q_p；

步驟二、測量陀螺模擬器當前角速度為w；設定陀螺模擬器中計時器的一個時鐘周期為T；通過當量e對一個時鐘周期T內陀螺模擬器的積分角度進行量化，計算一個時鐘周期T內陀螺模擬器積分角度量化值Q_c；

步驟三、計算陀螺模擬器積分角度隨周期的累加值Q_n；

步驟四、將角度脈沖量化值Q_p、陀螺模擬器積分角度積分量化值Q_c和陀螺模擬器積分角度隨周期的累加值Q_n均用補碼表示；

步驟五、陀螺模擬器中的比較器對Q_p和Q_n進行比較；根據比較結果，比較器不動作并繼續下一個時鐘周期的陀螺模擬器積分角度累計；或比較器輸出一個角度脈沖，重復步驟二至步驟四，進入下一個循環；實現陀螺模擬器的角度脈沖的輸出。

在上述的一種高帶寬高精度速率積分陀螺模擬器實現方法，所述步驟一中，當量e設定方法為：當量e滿足e≤εδ_p；其中，ε為量化相對誤差，ε≤1×10^-3％。

在上述的一種高帶寬高精度速率積分陀螺模擬器實現方法，所述步驟一中，角度脈沖量化值Q_p的計算方法為：

Q_p＝int(δ_p/e)