[发明专利]具有原位偏差自校准的高带宽科里奥利振动陀螺仪(CVG)

说明书

本申请公开一种用于确定科里奥利振动陀螺仪即CVG的偏差补偿的惯性旋转速度的方法。该方法包含：确定CVG正在操作的初始模式；获得来自从先前的模式转换周期的平均未补偿的惯性旋转速度测量值；获得来自先前的模式转换周期的平均未补偿的偏差测量值；确定给定轴线的AGC模式和FTR模式之间的第一转换；基于确定的第一转换和来自先前的模式转换周期的平均未补偿的偏差测量值计算CVG的第一偏差估计；以及基于计算的第一偏差和来自先前的模式转换周期的平均未补偿的惯性旋转速度测量值通过处理器计算CVG的第一偏差补偿的惯性旋转速度。

技术领域

本公开总体涉及科里奥利振动陀螺仪，且具体地涉及用于电子地补偿科里奥利振动陀螺仪的偏差的方法和装置。

背景技术

陀螺仪用于测量和/或维持方向。如本文中所用的，“陀螺仪”是经配置以检测和测量目标相对于惯性参考系的角运动的传感器。进一步地，如本文中所用的，“惯性参考系”可以是非加速的坐标系或一组轴线。换言之，惯性参考系是在其内牛顿第一运动定律为正确的参考系。牛顿第一运动定律阐明物体的速度保持恒定，除非外力作用于物体。

科里奥利振动陀螺仪(“CVG”)经配置以被驱动为沿第一轴线振动。当科里奥利振动陀螺仪围绕并未与驱动轴线共校准(例如，垂直于驱动轴线)的固定输入轴线旋转时，沿第一轴线的振动产生科里奥利力，该科里奥利力引起沿第二轴线的振动。这些振动可以被测量并用于确定科里奥利振动陀螺仪围绕固定输入轴线旋转的角速度。

然而，偏差可以有助于角速度的测量。偏差可以是由于诸如，例如但不限于，温度、部件不一致和其它合适因素的因素引起的测量误差。在陀螺仪的制造期间这些陀螺仪的校准可以比期望的更不精确。

例如，相比于大量的实时数据，在制造过程期间这些陀螺仪的校准可以使用测试数据。特别地，这些校准技术可能未考虑陀螺仪正被操作的环境中的温度和/或从陀螺仪被制造的时间处开始可以随时间而形成的不一致的影响。进一步地，用于补偿这种偏差的一些当前可用的系统可能无法将这些振动测量值的偏差减小至选择公差内。

因而，将期望具有考虑上述问题中的一个或多个以及可能的其它问题的方法和装置。

发明内容

根据本公开的各个方面，公开了用于确定科里奥利振动陀螺仪(“CVG”)的偏差补偿的惯性旋转速度的方法。CVG包含振动构件、控制器、耦接至振动构件并围绕CVG的驱动轴线布置的第一致动器和耦接至振动构件并围绕CVG的感测轴线布置的第二致动器，其中驱动轴线和感测轴线在模态参考系中彼此正交且其中第一致动器控制信号和第二致动器控制器信号可操作地在自动增益控制(“AGC”)模式和力再平衡(“FTR”)模式之间切换。该方法能够包含：确定CVG正在操作的初始模式；获得来自先前模式转换周期的平均未补偿的惯性旋转速度测量值；获得来自先前模式转换周期的平均未补偿的偏差测量值；确定给定轴线的AGC模式和FTR模式之间的第一转换；基于确定的第一转换和来自先前模式转换周期的平均未补偿的偏差测量值计算CVG的第一偏差估计；以及通过处理器，基于计算的第一偏差和来自先前模式转换周期的平均未补偿的惯性旋转速度测量值来计算CVG的第一偏差补偿的惯性旋转速度。

在一些方面中，该方法进一步包含：确定给定轴线的AGC模式和FTR模式之间的第二转换；基于确定的第二转换和来自先前模式转换周期的平均未补偿的偏差测量值计算CVG的第二偏差估计；以及基于计算的第二偏差和来自先前模式转换周期的平均未补偿的惯性旋转速度测量值计算CVG的第二偏差补偿的惯性旋转速度。

在一些方面中，该方法进一步包含：提供信号以控制给定轴线的AGC模式和FTR模式之间的转换。

在一些方面中，信号可操作地切换第一致动器控制信号和第二致动器控制信号。

在一些方面中，第一偏差基于来自在第二轴线和第一轴线上操作的FTR模式的FTR测量值而被计算。