[发明专利]一种用于陀螺罗经的速度误差补偿电路

说明书

本发明涉及一种用于陀螺罗经的速度误差补偿电路，包括旋转变压器、调速电位器、解调电路，旋转变压器的初级绕组输入端接入交流正弦波励磁信号，旋转变压器的余弦绕组输出端连接调速电位器的固定抽头端；调速电位器的一个固定抽头端和滑动抽头端连接至解调电路的信号输入端，调速电位器用以向解调电路输入交流信号；解调电路的激磁输入端与旋转变压器的初级绕组输入端并联接入交流正弦波励磁信号；解调电路将输入的交流信号转变为直流信号；解调电路向陀螺罗经的水平力矩器输入直流信号，水平力矩器产生速度误差补偿力矩。本发明采用机电与电子相结合的方式，更为简单可靠实现速度误差的内补偿，实现简化线路、提高可靠性的目的。

技术领域

本发明涉及船舶导航技术领域，具体涉及一种用于陀螺罗经的速度误差补偿电路。

背景技术

陀螺罗经是一种不依赖于外部信息的自主导航设备，不仅可以为船舶导航提供精确可靠的航向信息，还能为其他船用设备提供方位基准。

陀螺罗经安装于船舶上，随着船舶一起相对于地球运动。船舶在南北方向上的速度分量V_N,会造成陀螺罗经的陀螺仪主轴相对地球水平面以V_N/R(R为地球半径)的角速度运动，从而使陀螺罗经主轴偏离原来的稳定位置，于是出现速度误差。

速度误差是陀螺罗经的原理性误差，与罗经结构参数无关，仅与航速V、航向K和地理纬度φ有关。速度误差角△K可以用式(1)加以计算；式(1)：

消除误差的方法主要有三种：

1、查表法：首先按式(1)计算出不同的航速V、航向K和地理纬度φ条件下的速度误差角△K，绘制成表格或图表。

使用时，首先根据当前航速V、航向K和地理纬度φ查出相应的速度误差角△K，再读取当前罗经的航向K，扣除速度误差角△K，得到船舶的真航向。

该方法的优点是无需在陀螺罗经设备中增加速度误差补偿机构，缺点是陀螺罗经指示的航向以及发送给各负载设备的航向包括了速度误差角，需要人工查表计算，扣除速度误差后获得船舶真航向。

2、外补偿法：在陀螺罗经的航向发送环节(例如发送箱)设置一个速度误差补偿机构，速度误差补偿机构会按照式(1)用机械模拟解算方法求出速度误差角，使航向发送部件转过与速度误差角大小相等、方向相反的角度值，从而校正速度误差角。

该方法的优点是无需人工计算，陀螺罗经发送给各负载设备的航向即为船舶真航向；缺点是虽然陀螺罗经的航向发送环节(例如发送箱)指示船舶真航向，但是陀螺仪主轴并不是指向真北，且速度误差补偿机构的组成结构较为复杂，成本较高，难以实现精确补偿。

3、内补偿法：由前述可知，陀螺罗经的速度误差是由于船舶在南北方向上的速度分量V_N，使得陀螺仪主轴相对于地球水平面的俯仰运动而产生。因此，只要设法阻止上述陀螺仪主轴的俯仰运动，就可以避免速度误差的产生。

内补偿法又称力矩补偿法，在陀螺罗经中设置一个速度误差补偿机构，利用电气解算方法计算并输出一个恰当的速度误差补偿电流I_BZ送至水平力矩器，使水平力矩器产生补偿力矩M_BZ。在M_BZ的作用下陀螺仪主轴产生水平进动，其进动角速度恰好能够抵消V_N形成的陀螺仪主轴相对于地球水平面的俯仰运动角速度，从而避免速度误差的产生。

在内补偿法中，需要施加在陀螺仪主轴上的补偿力矩M_BZ，通过式(2)计算；送至水平力矩的速度误差补偿电流I_BZ，通过式(3)计算：