[发明专利]基于X/Y信号相位差辨识的半球谐振陀螺驻波方位角测量方法及系统

说明书

基于X/Y信号相位差辨识的半球谐振陀螺驻波方位角测量方法及系统，它属于惯性技术领域。本发明解决了由于半球谐振陀螺X/Y两路检测信号存在相位差引起陀螺驻波方位角检测误差的问题。本发明建立了改进的测角方程，再通过辨识改进测角方程中的相位差从而计算出谐振子驻波精确的方位角。通过理论分析和仿真实验，验证了本发明方法可以解决由于X/Y信号存在相位差时测角不精确的问题，提高了半球谐振陀螺的测量精度。本发明可以应用于对半球谐振陀螺驻波方位角的测量。

技术领域

本发明属于惯性技术领域，具体涉及一种基于X/Y信号相位差辨识的半球谐振陀螺驻波方位角测量方法及系统。

背景技术

半球谐振陀螺是在传统的机械转子式陀螺和光学陀螺的基础上发展起来的新一代高精度陀螺，是主流高精度惯性器件之一，已广泛应用在航空、航天、航海等领域。半球谐振陀螺工作原理是当存在外界角度输入时谐振子振动驻波由于科氏力的作用产生进动，并且进动角度与输入角度成正比。通过X/Y两路信号实时检测驻波位置，可以测量出外界输入角度及角速度。理想中X/Y两路信号为同相位振动信号，但由于两路检测信号参数不匹配以及温度等环境因素对电路参数的影响等导致两路信号存在相位差。通过传统的测角方法测量驻波进动角存在误差，降低陀螺测角精度。

综上所述，为了解决由于半球谐振陀螺X/Y两路检测信号存在相位差引起陀螺驻波方位角检测误差的问题，提出一种半球谐振陀螺X/Y信号存在相位差时的驻波方位角测量方法是非常有意义的。

发明内容

本发明的目的是为解决由于半球谐振陀螺X/Y两路检测信号存在相位差引起陀螺驻波方位角检测误差的问题，而提出基于X/Y信号相位差辨识的半球谐振陀螺驻波方位角测量方法及系统。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种基于X/Y信号相位差辨识的半球谐振陀螺驻波方位角测量方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1、将半球谐振陀螺安装并固定在转台上，且半球谐振陀螺的敏感轴与转台的旋转轴重合；

步骤2、对半球谐振子进行参数激励，使谐振子的振动幅值稳定；

步骤3、使转台匀速旋转，并采集半球谐振陀螺X、Y两路振动信号和转台角度θ_r；

步骤4、利用锁相环生成参考信号V_rc和V_rs，并利用生成的参考信号分别对X、Y两路振动信号进行解调，得到解调后的信号C_x、S_x、C_y和S_y；

再对信号C_x、S_x、C_y和S_y进行二次组合，得到组合后的信号Q、S和R；

步骤5、基于信号Q、S和R建立考虑X、Y两路振动信号相位差的测角方程，并利用采集的转台角度θ_r对测角方程中的相位差进行辨识；

步骤6、将相位差的辨识结果代入建立的测角方程中，得到驻波方位角值。

进一步地，所述步骤3中，采集的半球谐振陀螺X、Y两路振动信号的表达式为：

x＝acos2θcos(wt+h₁)-qsin2θsin(wt+h₁)

y＝asin2θcos(wt+h₂)+qcos2θsin(wt+h₂)

其中，x代表X路振动信号，y代表Y路振动信号，a代表主波波腹，θ代表主波波腹轴与X轴夹角，w代表振动频率，h₁代表X轴振动相位与参考相位的差，t代表时间，q代表正交波波腹，h₂代表Y轴振动相位与参考相位的差。