[发明专利]带有振动陀螺仪的陀螺仪系统的标定有效

专利信息
申请号: 200980148049.9 申请日: 2009-11-27
公开(公告)号: CN102224395A 公开(公告)日: 2011-10-19
发明(设计)人: 金-米切尔·卡龙 申请(专利权)人: 萨基姆防务安全公司
主分类号: G01C19/56 分类号: G01C19/56;G01C25/00
代理公司: 上海天协和诚知识产权代理事务所 31216 代理人: 张恒康
地址: 法国*** 国省代码: 法国;FR
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摘要:
搜索关键词: 带有 振动 陀螺仪 系统 标定
【说明书】:

发明涉及陀螺仪系统,具体诸如用于惯性导航装置中,更具体地,涉及基于使用振动陀螺仪的陀螺仪系统。

惯性装置是一种特定的包含陀螺仪的精密导航设备,以能够为运载工具提供导航信息,运载工具诸如船只、飞行器、导弹或各种航天器。

由这些惯性导航装置中所用的陀螺仪提供的测量所需的精度取决于所讨论的惯性导航装置的类型。某些装置比如捷联惯性导航系统,即,陀螺仪捆绑在运载工具结构上的导航装置,要求由陀螺仪提供的测量精度水平高于其他类型装置所需的精度。

为了使得捷联惯性导航系统能提供精确、可靠的测量结果,传统上是使用激光陀螺仪,因为它们具高质量的比例因子。不过这种类型的陀螺仪价格非常昂贵。

因此,能够用较为便宜的陀螺仪(如HRG型振动陀螺仪,HRG表示“半球谐振陀螺仪”)取代激光陀螺仪显得非常有利。

轴对称振动陀螺仪(这种I型陀螺仪对应于科里奥利振动陀螺仪(CVG)类型的轴对称振动陀螺仪,如Andrei M.Shkel在′I型和II型微型机械振动陀螺仪′一文中(第586-593页,IEEE/ION(电气和电子工程师学会/导航学会),PLANS 2006,圣地亚哥,加州,美国)所描述的半球谐振陀螺仪(HRG)类型的实例)既可以在全角模式(这种模式下,其振动位置是任意的)使用,也可以在速率模式下(这种模式下,其振动位置是固定的且可以通过电指令加以维持)使用,提供的测量值是从应用的电指令以及与使用的振动陀螺仪关联的比例因子值推导出的。

所谓专业术语“比例因子”是指振动陀螺仪振动波的旋转与振动陀螺仪支架的旋转之间的系数,即,有关陀螺仪支架机械旋转驱动陀螺仪振动波旋转的比率。理论上讲,给定振动陀螺仪的比例因子是对应于可与讨论中的陀螺仪相关的标称值的恒定值。

此外,全角模式下使用的这种陀螺仪具有偏移误差,该误差的值取决于该状态的振动位置。

因此,这种振动陀螺仪提供的测量值会受到某些与偏移变化有关的误差影响,因为偏移值取决于振动位置,因而取决于运载工具的姿态变化。

此外,值得注意的是,全角模式下使用这种振动陀螺仪有可能提供与该比例因子有关的有利地很小的误差的测量值。另一方面,在这种模式下,由振动陀螺仪提供的角度值的测量值会受到称为“角度噪音”的噪声影响。

为了避免该可变偏移以及该角度噪音,振动陀螺仪可以在速率模式下使用。

然而,这种工作模式会大大降低测量的质量水平,因为在这种情况下,会出现与比例因子有关的误差。因此,在这种工作模式下,这些振动陀螺仪无法满足特别是捷联惯性系统所需的质量标准。

本发明将改善这种局面。

本发明的目标是在速率模式下要求较高精度的惯性导航系统中使用HRG型振动陀螺仪。在这种工作模式下,提供的测量值不会受到可变偏移和角度噪音的影响。从而有利于纠正与比例因子有关的且影响该模式下工作的陀螺仪测量值的误差。

本发明的第一方面提出了一种标定陀螺仪系统中待标定陀螺仪的方法,其包含至少四个能在若干振动位置中改变振动位置的振动陀螺仪;

所述待标定的振动陀螺仪提供第一测量值,和通过组合该系统其它振动陀螺仪的相关测量值提供的第二测量值,所述第一测量值和第二测量值沿同一测量轴执行;

所述标定方法包含在待标定振动陀螺仪上的下列步骤:

/1/在一个时间周期上,对待标定陀螺仪应用一条初始指令,使振动位置从第一振动位置改变成第二振动位置;和,

/2/基于步骤/1/中计算的值确定待标定振动陀螺仪的标定比例因子值,步骤/1/中计算的值基于应用初始指令的时间周期、初始指令、根据第一测量值测得的第一与第二振动位置之间的角度差和根据第二测量值在待标定陀螺仪振动位置变化期间测量的角度差。

在此,尤其可以根据正在进行标定的振动陀螺仪理论上已知的标称比例因子,提供改变待确定的振动位置的指令。

因此,这种陀螺仪系统包含至少四台设置的振动陀螺仪,使得其中任何一台振动陀螺仪,作为第一测量方法,都可以沿着与认为是与第二测量方法的其他振动陀螺仪的组合相同的测量轴提供一个测量值。

有利的是,这种标定方法可适用于标定速率模式下的陀螺仪的比例因子,速率模式能使得测量值不受可变偏移和角度噪音的影响。

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