[发明专利]基于温度迟滞模型的光纤陀螺、温度漂移补偿方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于温度迟滞模型的光纤陀螺、温度漂移补偿方法及系统，将光纤陀螺水平安装在带温箱的转台上，调整所述光纤陀螺使其输入角速度为0；假设光纤陀螺内部为均匀温度梯度场，对光纤陀螺的结构进行热分析，确定由光纤陀螺表面到达温度K至光纤环达到温度K的延迟时间τ；对采集的光纤陀螺表面的温度值以及所述光纤陀螺的输出值分别进行平滑滤波；计算时间序列点的温度变化率；建立温度延时项和梯度延时项的温度误差模型，并标定；实时采集光纤陀螺表面的温度，输入标定后的所述温度误差模型计算误差，并对所述误差进行补偿。本发明解决了温度测量延时的问题，在不增加硬件成本的前提下，优化了补偿模型，提高了补偿模型的准确性。

技术领域

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种基于温度迟滞模型的光纤陀螺、温度漂移补偿方法及系统。

背景技术

光纤陀螺是惯性导航设备的核心器件，对温度的敏感性极大，温度漂移是光纤陀螺的主要误差来源，建立准确的温度漂移误差补偿模型是提高陀螺精度的最有效方法，而准确测量光纤环等器件的温度是得到模型的关键前提。工程上陀螺的温度传感器一般安装在陀螺壳体表面，由于温度传递需要时间，另外由于光纤环受热不均匀等因素影响，壳体温度传感器测量值相比光纤环真实值存在延时，会引起补偿模型的一定偏差。

现有的补偿方式，忽略了光纤环温度变化传递到温度传感器的延迟时间，使得温度漂移误差补偿模型的存在一定偏差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供基于温度迟滞模型的光纤陀螺、温度漂移补偿方法及系统，假设光纤环受外部环境变化而形成的温度梯度场，通过对陀螺热分析可得到温度延迟项，进一步根据最小二乘法拟合模型参数的方法，建立起光纤陀螺温度漂移补偿模型，提高了补偿精度。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于温度迟滞模型的光纤陀螺温度漂移补偿方法，包括：

将光纤陀螺水平安装在带温箱的转台上，调整所述光纤陀螺使其输入角速度为0；

控制温箱的温度线性变化，每隔特定时长采集所述光纤陀螺表面的温度值以及所述光纤陀螺的输出值；

假设光纤陀螺内部为均匀温度梯度场，对所述光纤陀螺的结构进行热分析，确定由光纤陀螺表面到达温度K至光纤环达到温度K的延迟时间τ；

对采集的所述光纤陀螺表面的温度值以及所述光纤陀螺的输出值分别进行平滑滤波；

计算时间序列点的温度变化率

建立温度延时项T(t-τ)和梯度延时项的温度误差模型，并标定；

实时采集光纤陀螺表面的温度，输入标定后的所述温度误差模型计算误差，并对所述误差进行补偿。

进一步地，将光纤陀螺水平安装在带温箱的转台上，调整所述光纤陀螺使其输入角速度为0，包括：

在光纤陀螺的表面设置温度传感器，把所述光纤陀螺放入温箱中，所述光纤陀螺敏感轴与东向之间夹角为0，使得光纤陀螺输出即为温度漂移误差。

进一步地，控制温箱的温度线性变化，包括：设置温箱的温度变化范围为所述光纤陀螺的工作温度范围，设置温度变化时长，设置温度变化方式为温度匀速变化。

进一步地，对所述光纤陀螺的结构进行热分析包括：

对所述光纤陀螺进行三维建模；假定所述光纤陀螺内部为均匀稳定的流场且内部环境温度变化是由外部环境温度变化引起，根据热传递定律，建立温度梯度场，基于温度梯度场计算由光纤陀螺表面到达温度K至光纤环达到温度K的延迟时间τ。

进一步地，对采集的所述光纤陀螺表面的温度值以及所述光纤陀螺的输出值分别进行平滑滤波，包括：

取平滑计算时间为nτ,(n＝1,2,3…)，计算平滑滤波后的光纤陀螺的输出值