一種抑制深水羅經系統盤旋升降運動時誤差發散的方法與流程

2023-12-09 19:43:26

本發明屬於慣性技術領域，具體涉及一種抑制深水羅經系統盤旋升降運動時誤差發散的方法。

背景技術：

深水羅經系統可以為水下設備提供位置、速度和姿態等導航信息。一般的，水下設備不能提供位置參考信息，在上升和下潛過程中的都卜勒提供的速度信息的可信度不高甚至不可用，所以在這個過程中只能進行純慣性解算。

原有的分立式標定技術中，會綜合正反方向的輸出計算一個標度因數值，一方面體現不出標度因數的不對稱性，另一方面，這種標定方法受隨機噪聲影響大，標定精度也和轉臺的精度有很大的關係。原有的技術還有利用卡爾曼濾波器估計標度因數不對稱性的，但是這種技術沒有從源頭上來解決造成誤差大的問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明針對深水羅經盤旋升降運動特性，從器件選型入手,提供了一種抑制深水羅經系統盤旋升降運動時誤差發散的方法。

一種抑制深水羅經系統盤旋升降運動時誤差發散的方法,包括如下步驟：

1、將待測陀螺儀安裝在深水羅經系統上，再將深水羅經系統安裝在三軸轉臺上，測試前先對待測陀螺儀通電預熱使其達到熱平衡；

2、設置三軸轉臺為增量模式，控制轉臺以1°/s的角速度繞Z軸分別正、反轉旋轉一周，並分別錄取陀螺儀輸出的數據；再設置三軸轉臺為定位模式，控制三軸轉臺不轉，錄取與正、反轉相同長度時間的陀螺儀輸出的靜態數據；

3、設置三軸轉臺為增量模式，控制三軸轉臺以1°/s的角速度繞Z軸分別正、反轉旋轉兩周，並分別錄取陀螺儀輸出的數據；再設置三軸轉臺為定位模式，控制三軸轉臺不轉，錄取與正、反轉相同長度時間的陀螺儀輸出的靜態數據；

4、設置三軸轉臺為增量模式，控制三軸轉臺以1°/s的角速度繞Z軸分別正、反轉旋轉四周，並分別錄取陀螺儀輸出的數據；再設置三軸轉臺為定位模式，控制三軸轉臺不轉，錄取與正、反轉相同長度時間的陀螺儀輸出的靜態數據；

5、設置三軸轉臺為增量模式，控制三軸轉臺以1°/s的角速度繞Z軸分別正、反轉旋轉八周，並分別錄取陀螺儀輸出的數據；再設置三軸轉臺為定位模式，控制三軸轉臺不轉，錄取與正、反轉相同長度時間的陀螺儀輸出的靜態數據；

6、分別設置速度為2°/s，4°/s，8°/s，重複2～5，並錄取陀螺儀輸出的數據；

7、控制三軸轉臺繞Y軸旋轉，採用步驟2～6的方法，並錄取對應的Y軸陀螺儀的數據；

8、控制三軸轉臺繞X軸旋轉，採用步驟2～6的方法，並錄取對應的X軸陀螺儀的數據；

9、針對三軸轉臺繞其中一個坐標軸，以其中一種速度旋轉特定圈數時，對陀螺儀輸出的數據中正轉數據求和，定義為wz；對陀螺輸出的數據中反轉數據求和，定義為wf；對靜態數據求和，定義為wj，得到正反轉差值：w＝wz-wj+(wf-wj)；針對三軸轉臺繞不同坐標軸，以不同速度旋轉不同圈數時數據分別求取正反轉差值；

10、選擇多個待測陀螺進行步驟1至9的測試，並得到各個陀螺在不同角速度旋轉不同周數的正反轉差值；旋轉周數相同角速度不同時，差值越小表示陀螺儀的對稱性越好；旋轉角速度相同旋轉周數不同時，差值與旋轉周數成正比的程度越大表示陀螺儀的線性度越好，綜合考慮對稱性能和線性度，選擇性能最優的陀螺儀，安裝在系統的旋轉軸上。

本發明具有如下有益效果：

本發明通過對深水羅經系統三個軸系的陀螺儀分別採用不同角速度進行測試，並採集數據，考慮到無論是正轉還是反轉，地球自轉角速度都會耦合到陀螺儀的輸出量中，因為要利用陀螺儀的正反轉的增量輸出相加來考核相應指標，所以需要將耦合進來的地球自轉角速度產生相應的增量扣除掉再做相加，得到正反轉差值，由此選出差值最小的陀螺儀安裝在有旋轉運動的軸系，從而可有效抑制深水羅經系統進行盤旋升降運動時誤差發散。

具體實施方式

下面對本發明進行詳細描述。

步驟1、將待測陀螺安裝在深水羅經系統上，至少選擇3個待測陀螺儀，分別安裝在深水羅經系統的X、Y和Z軸上；再將深水羅經系統安裝在三軸轉臺上，因為陀螺尚未進行溫度補償,剛上電時器件未達到熱平衡,測試前先通電充分預熱4個小時使其達到熱平衡，器件不同預熱時間也會有所不同，主要根據上電後達到穩定的時間來確定；

步驟2、設置轉臺為增量模式，控制轉臺以1°/s的角速度繞Z軸分別正、反轉旋轉一周，並分別錄取陀螺儀輸出的數據；再設置轉臺為定位模式，控制轉臺不轉，錄取與正、反轉相同長度時間的陀螺儀輸出的靜態數據；其中，只有安裝在深水羅經系統Z軸上的待測陀螺儀有數據輸出，其它兩個陀螺儀沒有數據輸出；

步驟3、設置轉臺為增量模式，控制轉臺以1°/s的角速度繞Z軸分別正、反轉旋轉兩周，並分別錄取陀螺儀輸出的數據；再設置轉臺為定位模式，控制轉臺不轉，錄取與正、反轉相同長度時間的陀螺儀輸出的靜態數據；

步驟4、設置轉臺為增量模式，控制轉臺以1°/s的角速度繞Z軸分別正、反轉旋轉四周，並分別錄取陀螺儀輸出的數據；再設置轉臺為定位模式，控制轉臺不轉，錄取與正、反轉相同長度時間的陀螺儀輸出的靜態數據；

步驟5、設置轉臺為增量模式，控制轉臺以1°/s的角速度繞Z軸分別正、反轉旋轉八周，並分別錄取陀螺儀輸出的數據；再設置轉臺為定位模式，控制轉臺不轉，錄取與正、反轉相同長度時間的陀螺儀輸出的靜態數據；

步驟6、分別設置速度為2°/s，4°/s，8°/s，重複2～5，並錄取陀螺儀輸出的數據；

步驟7、控制轉臺繞Y軸旋轉，採用步驟2～6的方法，並錄取對應的Y軸陀螺儀的數據；其中，只有安裝在深水羅經系統Y軸上的待測陀螺儀有數據輸出，其它兩個陀螺儀沒有數據輸出；

步驟8、控制轉臺繞X軸旋轉，採用步驟2～6的方法，並錄取對應的X軸陀螺儀的數據；其中，只有安裝在深水羅經系統X軸上的待測陀螺儀有數據輸出，其它兩個陀螺儀沒有數據輸出；

步驟9、針對轉臺繞其中一個坐標軸，以其中一種速度旋轉特定圈數時，對陀螺儀輸出的數據中正轉數據求和，定義為wz，對陀螺輸出的數據中反轉數據求和，定義為wf，對靜態數據求和，定義為wj，得到正反轉差值：w＝wz-wj+(wf-wj)，w反映了該陀螺儀在相應角速度下的對稱性的優劣。針對轉臺繞不同坐標軸，以不同速度旋轉不同圈數時數據分別求取正反轉差值；

步驟10、步驟1至9步一次循環可以測量三隻陀螺，如果待測陀螺數量大於三隻，可多次重複進行步驟1至9，最終到各個陀螺在不同角速度旋轉不同周數的正反轉差值。旋轉周數相同角速度不同時，差值較小的說明陀螺儀的對稱性較好；旋轉角速度相同旋轉周數不同時，差值與旋轉周數成正比的說明陀螺儀的線性度好，綜合以上兩點，選擇對稱性和線性度都比較好的陀螺儀安裝在系統的旋轉軸上(深水羅經系統繞Z軸進行旋轉運動，所以安裝在Z軸上)。

綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。