[发明专利]一种旋转加速度计重力梯度仪线运动误差补偿装置及方法

说明书

本发明公开一种旋转加速度计重力梯度仪线运动误差补偿装置及方法，该装置包括线运动检测模块，实时检测重力梯度仪的加速度；参考信号产生模块，实时产生正交幅度调制载波；线运动误差传递系数处理模块，根据反馈的补偿后的重力梯度仪信号，实时微调线运动误差传递系数；线运动误差补偿信号产生模块，根据输入的重力梯度仪加速度信号，正交幅度调制载波，线运动误差传递系数，产生线运动误差补偿信号；自梯度补偿信号产生模块，根据重力梯度仪的姿态，产生自梯度补偿信号。该方法在重力梯度仪信号解调前进行补偿，既能补偿重力梯度仪线运动误差、自梯度，同时能够解决重力梯度仪自梯度及线运动误差引起的过电压电路饱和、过电压电路损坏问题。

技术领域

本发明涉及一种旋转加速度计重力梯度仪线运动误差补偿装置及方法，属于精密测量技术领域。

背景技术

动基座重力梯度勘探是一种低成本、高效率的重力梯度勘探方法；是目前世界上最先进的重力场勘探方式。重力梯度数据广泛应用于地质分析、重力场建模、高精度导航、资源勘探等。重力梯度仪具有极其重要的国防、民用价值。目前国内外在研的重力梯度仪主要有冷原子重力梯度仪、超导重力梯度仪、MEMS重力梯度仪等。国外已经投入商业应用的重力梯度仪主要有旋转加速度计重力梯度仪及旋转超导加速度计重力梯度仪。我国的重力梯度仪样机正处于研制中。

在动基座重力梯度勘探时，由于重力梯度仪内部的加速度计存在安装误差、加速度计一阶、高阶标度系数不匹配、电路增益不匹配等，导致重力梯度仪的加速度，角速度，角加速度传递到重力梯度仪的输出，造成测量误差。同时重力梯度仪线运动、自梯度、角运动会引起重力梯度仪前端信号调理电路过电压饱和或损坏。本发明提供一种能够实时补偿重力梯度仪线运动误差、自梯度的装置及方法，目前没有关于重力梯度仪线运动误差、自梯度实时补偿装置及技术的没有公开的报道。

发明内容

技术问题：本发明提供一种能够补偿重力梯度仪线运动引起的测量误差的旋转加速度计重力梯度仪线运动误差补偿装置，既能抑制温度、电磁场等环境因素对重力梯度仪的线运动误差传递系数的影响，同时还能避免重力梯度仪加速度引起的重力梯度仪前端信号调理电路过电压饱和和过电压损坏。本发明同时提供了一种实现上述效果、解决上述问题的旋转加速度计重力梯度仪线运动误差补偿方法。

技术方案：本发明的旋转加速度计重力梯度仪线运动误差补偿装置，包括：

用于检测重力梯度仪加速度的线运动检测模块；

用于产生正交幅度调制载波的参考信号产生模块；

用于根据反馈的补偿后的重力梯度仪信号实时微调线运动误差传递系数的线运动误差传递系数处理模块；

用于根据重力梯度仪加速度信号、正交幅度调制载波、线运动误差传递系数产生线运动误差补偿信号的线运动误差补偿信号产生模块；

用于根据重力梯度仪的姿态产生自梯度补偿信号的自梯度补偿信号产生模块；

用于根据线运动误差补偿信号、自梯度补偿信号对含有线运动误差、自梯度的重力梯度仪信号进行补偿的补偿运算模块；

所述线运动检测模块的输出连接到线运动误差补偿信号产生模块的输入；所述参考信号产生模块的输出连接到线运动误差补偿信号产生模块、自梯度补偿信号产生模块的输入；所述线运动误差传递系数处理模块的输入连接到补偿运算模块的输出，所述线运动误差传递系数处理模块的输出连接到线运动误差补偿信号产生模块的输入；所述线运动误差补偿信号产生模块、自梯度补偿信号产生模块的输出连接到补偿运算模块的输入。

进一步的，本发明装置中，所述线运动检测模块包括加速度计和低通滤波器，所述加速度计安装在重力梯度仪测量坐标系的x轴，y轴,z轴，测量重力梯度仪测量坐标系的加速度a_x,a_y,a_z；所述低通滤波器则滤除加速度信号中的高频噪声。