[发明专利]旋转加速度计重力梯度仪重力梯度解调相位角确定方法及装置

权利要求书

1.一种旋转加速度计重力梯度仪重力梯度解调相位角确定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

对四只加速度计的输出信号进行信号组合调理，得到重力梯度模拟信号；

A/D转换器根据角度信息转换器发出的同步脉冲信号对重力梯度模拟信号进行A/D转换，得到重力梯度数字信号；

利用参考信号源对重力梯度数字信号进行相位角解调，得到重力梯度解调相位角；

其中所述利用参考信号源对重力梯度数字信号进行相位角解调包括：

产生数字正弦信号和数字余弦信号作为参考信号；

利用参考信号对A/D转换器的输出信号进行2倍频幅值解调，通过改变参考信号的初始相角直到得到最大的幅值为止，此时的初始相角即为重力梯度解调相位角。

2.根据权利要求1所述的旋转加速度计重力梯度仪重力梯度解调相位角确定方法，其特征在于，所述A/D转换得到的重力梯度数字信号表达式为：

式中，A_k、B_k分别为2k+1次谐波正弦、余弦信号幅值，C_k为2k+2次谐波信号幅值，D为圆盘旋转角加速度幅值，α为重力梯度解调相位角，为调理通路信号延迟导致的延时角，φ为第一加速度计A₁与重力梯度测量坐标系x轴之间的初始夹角，θ是环境物体引起的方位角，Δt为采样时间，ω为重力梯度仪圆盘旋转角频率，为重力梯度仪圆盘旋转角加速度，E_out(i)为第(i-1)Δt时刻数字信号。

3.根据权利要求1所述的旋转加速度计重力梯度仪重力梯度解调相位角确定方法，其特征在于，所述重力梯度解调相位角的计算表达式为：

式中，N为圆盘每旋转一圈角度信息转换器输出的脉冲数，ζ_i分别为正弦、余弦信号参考源的初始相角在第i次的修正角，等式右侧|max表示寻找最大值对应的信号参考源的初始相角，S_s(k,i)为数字正弦信号，S_c(k,i)为数字余弦信号，ζ_q分别为第q次得到的重力梯度解调相位角。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的旋转加速度计重力梯度仪重力梯度解调相位角确定方法，其特征在于，所述方法还包括：对解调得到的重力梯度解调相位角进行零相位低通滤波处理，并对滤波后的数据均值处理，得到最终的重力梯度解调相位角。

5.一种旋转加速度计重力梯度仪重力梯度解调相位角确定装置，其特征在于，包括：

信号调理模块，用于对四只加速度计输出信号进行信号组合调理得到重力梯度模拟信号；

A/D转换模块，用于根据角度信息模块发出的同步脉冲信号对重力梯度模拟信号进行A/D转换，得到重力梯度数字信号；

角度信息模块，用于发出同步脉冲信号；

相位角解调模块，利用参考信号源对重力梯度数字信号进行相位角解调，得到重力梯度解调相位角；

其中所述相位角解调模块包括：

参考信号发生单元，用于产生数字正弦信号和数字余弦信号作为参考信号；

计算单元，被配置为利用参考信号对A/D转换器的输出信号进行2倍频幅值解调，通过改变参考信号的初始相角直到得到最大的幅值为止，此时的初始相角即为重力梯度解调相位角。

6.根据权利要求5所述的旋转加速度计重力梯度仪重力梯度解调相位角确定装置，其特征在于，所述A/D转换模块输出的重力梯度数字信号表达式为：

式中，A_k、B_k分别为2k+1次谐波正弦、余弦信号幅值，C_k为2k+2次谐波信号幅值，D为圆盘旋转角加速度幅值，α为重力梯度解调相位角，为调理通路信号延迟导致的延时角，φ为第一加速度计A₁与重力梯度测量坐标系x轴之间的初始夹角，θ是环境物体引起的方位角，Δt为采样时间，ω为重力梯度仪圆盘旋转角频率，为重力梯度仪圆盘旋转角加速度，E_out(i)为第(i-1)Δt时刻数字信号。