一种加速度计注入电流源的死区消除方法技术

本发明专利技术提供了一种一种加速度计注入电流源的死区消除方法，属于惯性导航与制导回路半实物仿真技术领域，主要涉及将高精度电流源作为加速度计的电流激励时，为提高电流注入精度，如何消除电流源死区问题。本方法在当加速度计注入电流源的控制信号S要求加速度计注入电流源输出位于其输出死区内的注入电流C0时，在注入电流C0上叠加一个周期性扰动电流C1，使实际输出的注入电流C为电流C0与电流C1的合，周期性扰动电流C1的扰动幅值δ大于等于所述输出死区的上限与下限之差。本方法可以有效消除惯导半实物仿真中加速度计注入时，激励电流源在小电流输出时存在输出死区的影响，大幅提高加速度计注入精度，增强仿真试验真实度。

【技术实现步骤摘要】
一种加速度计注入电流源的死区消除方法
本专利技术属于惯性导航与制导回路半实物仿真
，主要涉及将高精度电流源作为加速度计的电流激励时，为提高电流注入精度，如何消除电流源死区问题。
技术介绍
惯性导航与制导回路半实物仿真中采用高精度电流源作为加速度计的激励信号，进行加速度动态注入，这在工程上也已得到成功应用；但所采用的能够高动态刷新的电流源，都存在小电流输出死区的问题，对于这一问题通常有两种做法：一是采用价格昂贵的电流源，输出死区足够小，以至可以忽略；二是容忍死区的存在及其带来的导航误差。在现有文献中至今尚未见加计注入电流源死区消除算法的阐述和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决惯性导航与制导回路半实物仿真中加速度计注入时，提供激励的电流源在小电流输出时存在输出死区的问题，该输出死区直接影响加速度计输出精度。本专利技术提供的技术方案为：一种加速度计注入电流源的死区消除方法，该方法包括：当加速度计注入电流源的控制信号S要求加速度计注入电流源输出位于其输出死区内的注入电流C0时，在注入电流C0上叠加一个周期性扰动电流C1，使实际输出的注入电流C为电流C0与电流C1的合，周期性扰动电流C1的扰动幅值δ大于等于所述输出死区的上限与下限之差。上述技术方案，绕过了加速度计注入电流源的输出死区，使得在任意时刻，加速度计注入电流源的输出电流始终位于输出死区外，通过叠加后的注入电流C保留了在时刻的注入电流C0的幅值信息，可以通过在加速度计前端设置滤去增加的周期性扰动电流C1得到原始的平台仿真时希望其输出的注入电流C0。优选的，周期性扰动电流C1的计算方法为：对于扰动周期的计数器n，当n＝i时，C1＝δ，当n＝i+1时，C1＝-δ，其中i为整数。优选的，周期性扰动电流C1的扰动周期大于或等于加速度计注入电流源的刷新率。优选的，周期性扰动电流C1由加速度计注入电流源输出。优选的，设置一个与加速度计注入电流源并联的独立电流源，输出时刻与周期性扰动电流C1方向相反的电流C2，使加速度计实际的注入电流C为电流C0、电流C1与电流C2的合本专利技术的一个方面带来的有益效果是：采用该方法，可以有效消除电流源死区影响，大幅提高加速度计注入精度，增强仿真试验真实度。本专利技术的一个方面带来的有益效果是：本方法设计简单，实现方便，仅需在注入电流上分奇偶周期加入适当大小的扰动，即可成功规避死区，从而提高加计注入精度，由于在长时间内扰动电流均值为零，并不影响惯导导航与制导回路的仿真结果；在现有硬件基础上大幅提高系统精度，不增加硬件设计成本。附图说明图1为本申请一个实施例的信号系统示意图；图2为图1中信号系统的理想注入电流C0示意图；图3为图1中信号系统现有技术的实际注入电流C0’示意图；图4为本申请一个实施例在注入电流C0上叠加的周期性扰动电流C1；图5为图1中信号系统使用本方法的注入电流C示意图；图6为本申请一个实施例的信号系统示意图；其中，101、控制信号输出模块，102、加速度计注入电流源，103、加速度计，104、独立电流源。具体实施方式首先应当说明的是，电流注入情况下的惯性导航与制导回路半实物仿真，即导航测试，通常要求测试系统具备高精度、高刷新率的加速度计注入电流源，作为加速度计的激励，这样可以跟踪惯性导航与制导回路系统动态变化过程，否则将导致测试精度降低以致失真，使得测试失去真实度。加速度计注入电流源典型要求有：输出电压幅值为±20V，输出电流幅值为±2A，最小1nA的输出分辨率，1000次/s以上的刷新率，0.1uA以下的输出死区控制。其中0.1uA以下的输出死区控制在电源研制中是一个难以达到的技术要求，要达到该标准需要付出较高的经济与时间成本。以典型值输出死区为±4μA的电流源为例，该电流源的控制信号S希望控制输出电流在0至4μA某一大小时，该电流源实际输出恒为4μA；该电流源的控制信号希望其输出-4至0μA某一大小时，该电流源实际输出恒为-4μA。这±4μA的输出死区对于加速度计注入来说是一个非常严重的问题，不可忽视，如对于320μA代表1g的加速度计来说，4μA相当于1/75g的的零位偏差，单纯这一项单轴误差在惯导传递对准仿真过程中会带来约1/75rad，约45.8′失准角度估计误差；会给60s的导航仿真带来约7.8m/s的速度误差，这对于导航系统来说是不可接受的。仿真的加速度计比例输出fb换算成注入电流的公式为：I＝k·fb，其中k为换算系数，加速度计在非测量轴上的电流I数值通常很小，通常落在±4μA范围以内。下面通过具体实施例以及与现有技术的比较更清楚的描述本专利技术提供的方法。实施例一本实施例是一种加速度计注入电流源的死区消除方法，用于如图1所示的惯性导航与制导回路半实物仿真平台(以下简称平台)中的一个信号系统，其中控制信号输出模块101向加速度计注入电流源102输出控制信号S，加速度计注入电流源102在控制信号S的控制下向加速度计103输出注入电流C。控制信号S可以是一种数字信号，该数字信号携带希望加速度计注入电流源102输出的对应电流信息，该对应一般是线性的，如，可以是数字8000、9000，对应的，加速度计注入电流源102输出电流为8μA、9μA。加速度计注入电流源102为上述输出死区为±4μA的电流源。本实施例通过包含以下步骤的方法解决速度计注入电流源102的输出死区问题：S01，实时获取控制信号S。具体实现时，如果控制信号输出模块101为软件模块，则可以通过接收控制信号输出模块101的调用消息，通过多线程同步提取控制信号S，如果控制信号输出模块101是带有存储的硬件输出单元，则可以通过高速板卡通过通讯线接收控制信号S。控制信号S携带的电流信息理想状态下与加速度计注入电流源102为线性关系，因此，可以通过实时获取控制信号S判断平台希望速度计注入电流源102输出的注入电流C的大小。S02，当判断加速度计注入电流源102被要求输出的注入电流C0在其输出死区时，用控制信号S1替代控制信号S，使加速度计注入电流源102实际输出一个在注入电流C0上叠加有周期性扰动电流C1的注入电流C。控制信号S1可以使电流C0上叠加一个周期性扰动电流C1，使加速度计注入电流源102实际输出的注入电流C为电流C0与电流C1的合。根据获取的控制信号S可以判断平台希望加速度计注入电流源102输出图中过零点的注入电流C0，图2示出，注入电流C0理想电流变化曲线，现有技术中，因加速度计注入电流源102在电流过零点附近有输出死区，其实际输出电流C0’会呈现如图3所示的电流变化曲线。根据本实施例提供的方法，用控制信号S1替代控制信号S，可以使加速度计注入电流源102在被要求输出在输出死区内的诸如电流C0时，同步输出一个如图4所示的周期性扰动电流C1，使加速度计注入电流源102实际输出的注入电流C呈现如图5所示的电流变化曲线。具体实施时，在平台的仿真试验中，控制信号S以1ms的刷新率，实时调整注入电流C0的大小，在此过程中根据控制信号S实时判断注入电流C0的范围，当判断注入电流C0进入±4μA范围内时，启动一个扰动周期的计数器n，采用如下策略，调整控制信号S为控制信号S1使得当n＝i时，C1＝δ，当n＝i+1时，C1＝-δ，其中i为整数，δ为周期性扰动C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速度计注入电流源的死区消除方法，其特征在于，所述方法包括：当加速度计注入电流源的控制信号S要求加速度计注入电流源输出位于其输出死区内的注入电流C0时，在注入电流C0上叠加一个周期性扰动电流C1，使实际输出的注入电流C为电流C0与电流C1的合，周期性扰动电流C1的扰动幅值δ大于等于所述输出死区的上限与下限之差。

【技术特征摘要】
1.一种加速度计注入电流源的死区消除方法，其特征在于，所述方法包括：当加速度计注入电流源的控制信号S要求加速度计注入电流源输出位于其输出死区内的注入电流C0时，在注入电流C0上叠加一个周期性扰动电流C1，使实际输出的注入电流C为电流C0与电流C1的合，周期性扰动电流C1的扰动幅值δ大于等于所述输出死区的上限与下限之差。2.根据权利要求1所述的一种加速度计注入电流源的死区消除方法，其特征在于，周期性扰动电流C1的计算方法为：对于扰动周期的计数器n，当n＝i时，C1＝δ，当n＝i+1时，C1＝-δ，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程海彬，鲁浩，徐剑芸，位晓峰，李群生，
申请(专利权)人：中国空空导弹研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41