[发明专利]一种重力敏感器低频频率响应误差在线建模及补偿方法

权利要求书

1.一种重力敏感器低频频率响应误差在线建模及补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、通过调整重力仪外框架，将重力敏感器敏感轴调整至与水平面呈一小夹角的位置；

步骤2、控制重力仪内框按照设定的旋转次序和周期匀速旋转，旋转过程，重力敏感器输出为正弦形式信号，记录敏感器输出的正弦形式比力测量数据；

步骤3、在一系列已知理论比力输入和对应采集的敏感器输出数据的基础上，辨识重力敏感器的频率响应，并求得系统低频传递函数；

步骤4、通过求逆系统和反卷积运算方法对重力敏感器实时输出测量数据进行处理，得到所求的精确的比力信息。

2.根据权利要求1所述的重力敏感器低频频率响应误差在线建模及补偿方法，其特征在于：步骤1中，将重力敏感器敏感轴调整至与水平面呈5.5°夹角的位置。

3.根据权利要求1所述的重力敏感器低频频率响应误差在线建模及补偿方法，其特征在于：步骤1中，利用电子水平仪和调平平板对重力敏感器的敏感轴进行调位，具体为：

1.1外场条件下，首先将重力仪放置在调平平板上，重力仪外框角度传感器和内框角度传感器输出均为0，重力敏感器敏感轴趋近于指向铅垂方向；

1.2将电子水平仪先后分别放置在外框架两个正交的水平安装面上，通过调整平板使得水平仪输出均达到1″以内，此时，外框架平面严格水平，敏感器敏感轴Z精确指向铅垂线方向；

1.3通过外框角度传感器控制外框轴旋转84.5°，使内框轴与铅垂面夹角α＝5.5°，重力敏感器敏感轴Z与内框轴垂直，使重力敏感器敏感轴与水平面呈α＝5.5°。

4.根据权利要求1所述的重力敏感器低频频率响应误差在线建模及补偿方法，其特征在于：步骤2中，每个旋转次序旋转持续100s，旋转过程中实时录取重力敏感器输出的原始数据；记第i个旋转次序旋转周期T_i，对应的转转角频率ω_i，则理论比力输入为：

u_i(t)＝gsinαsinω_it…………………………………(1)

式中：

g——重力加速度值；

α——内框轴与铅垂面夹角。

5.根据权利要求4所述的重力敏感器低频频率响应误差在线建模及补偿方法，其特征在于：步骤3中，理论比力输入记为u(t)＝Asinωt，对应敏感器原始输出记为z(t)＝B₁sin(ωt+θ₁)+w(t)，其中w(t)为测量噪声；在时间T＝2nπ/ω区间上，可求得z(t)与sinωt在τ＝0时的互相关函数：

式中，

R_z(t),sinωt(0)——z(t)与sinωt在τ＝0时的互相关函数；

B₁——理论比力输入下敏感器输出正弦信号的幅值；

θ₁——理论比力输入下敏感器输出正弦信号的相位；

同理，计算得到z(t)与cosωt在τ＝0时的互相关函数：

式中，

R_z(t),cosωt(0)——z(t)与cosωt在τ＝0时的互相关函数；

系统的幅频响应估计表达式为：

式中，

——幅频响应；

A——正弦形式理论比力输入的幅值；

系统的相频响应估计表达式为：

式中，

——相频响应；

在得到对应频率点的敏感器频率响应特性后，再利用Levy法求得系统的传递函数W(s)及对应的频率响应W(jω)。