A rotational speed measurement method based on parabolic type cold atom interferometer gyroscope on the ellipse fitting, the purpose of the invention is environmental noise in the inertial navigation system provides accurate measurement results of angular velocity of the atomic interference effect results. In the use of ultra cold atom interferometer gyroscope for accurate measurement of small rotation, the first double atom cloud to cast three pulse interference gyroscope to obtain two synchronous data, followed by least squares ellipse fitting algorithm for extracting speed. The present invention realizes accurate extraction of rotational speed signal from the angle of atomic gyroscope, and provides an evaluation method for output error of atomic interferometer.
【技术实现步骤摘要】
一种基于椭圆拟合的对抛式冷原子干涉陀螺仪的转动角速度测量方法
本专利技术为一种基于椭圆拟合的对抛式冷原子干涉陀螺仪的转动角速度测量方法,属于量子物理领域与惯性测量领域的交叉应用,涉及超冷铷原子三脉冲干涉陀螺仪,采用基于双原子云的对抛构型对抛构型及最小二乘椭圆拟合算法提升惯性导航系统对转动角速率的测量精度。
技术介绍
在惯性导航系统中,陀螺仪和加速度计作为测量器件直接影响系统定位和姿态输出的精度。当前,冷原子干涉陀螺仪的理论精度远远高于光学陀螺仪,但是由于其超高精度,冷原子干涉陀螺仪对于环境噪声及各种误差源更加敏感,严重影响其作为转速传感器的应用进程。本专利技术旨在利用对抛式原子干涉陀螺数据进行分析处理,针对性评估并抑制相关噪声,获得准确转速,实现原子干涉陀螺的实际应用。原子干涉陀螺仪常用的构型为三脉冲原子干涉,通过典型三脉冲实现分束、反射、合束的过程,获得干涉相位结果。干涉相位主要来自重力影响、旋转影响、脉冲携带相位作用于原子云引入相位等等。目前,原子干涉陀螺仪精度最明显局限于环境对于平台影响引起的振动噪声。此外,由于单光子失谐、双光子失谐、斯塔克效应、塞曼效应、波前畸变、拉曼光倾斜、射频误差、激光延迟等多种原因引起的误差,对于干涉结果具有极大的影响,制约了转动角速率的测量精度。
技术实现思路
本专利技术在现有标准原子干涉陀螺仪的基础上,通过采用对向抛射双原子云得到的干涉数据结果,精确得到各项噪声对于干涉结果的影响、并进行抑制,最终实现精确转速的获得。本专利技术的技术方案:1、如图1所示,现有标准原子干涉陀螺仪中,作为角速度传感器的陀螺主要包括:包含激光冷却的 ...
【技术保护点】
一种基于椭圆拟合的对抛式冷原子干涉陀螺仪的转动角速度测量方法,实现转速信息的快速、精确提取,其特征为:步骤1、采用对抛式三脉冲冷原子干涉陀螺仪,将对抛的两原子云回路输出的同步干涉布居结果数据截取的同等长度,记作数组[x]、[y],步骤2、利用数组[x]、[y]绘图,采用最小二乘法,使得数据点与椭圆代数距离最短,得到最优椭圆,获得椭圆中心位置、长短轴长度、椭圆倾角等信息,步骤3、认为对抛式冷原子干涉陀螺仪两回路受到相同的环境噪声影响,二组数据的区别在于旋转信息。从最优椭圆方程与最优正圆相比较,拟合出椭圆两轴数据的关系、即[x]、[y]的相位差值,亦即由旋转引起的干涉相位。从这一相位结果,获得旋转速度,实现超高精度陀螺仪的功能,步骤4、从原始数据与拟合结果比较,并参考对抛式差值法获得的转速结果,评估干涉过程噪声影响。
【技术特征摘要】
1.一种基于椭圆拟合的对抛式冷原子干涉陀螺仪的转动角速度测量方法,实现转速信息的快速、精确提取,其特征为:步骤1、采用对抛式三脉冲冷原子干涉陀螺仪,将对抛的两原子云回路输出的同步干涉布居结果数据截取的同等长度,记作数组[x]、[y],步骤2、利用数组[x]、[y]绘图,采用最小二乘法,使得数据点与椭圆代数距离最短,得到最优椭圆,获得椭圆中心位置、长短轴长度、椭圆倾角等信息,步骤3、认为对抛式冷原子干涉陀螺仪两回路受到相同的环境噪声影响,二组数据的区别在于旋转信息。从最优椭圆方程与最优正圆相比较,拟合出椭圆两轴数据的关系、即[x]、[y]的相位差值,亦即由旋转引起的干涉相位。从这一相位结果,获得旋转速度,实现超高精度陀...
【专利技术属性】
技术研发人员:高伟,张淋,张亚,王国臣,李倩,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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