抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法及其装置，该方法根据扇形超流体干涉栅陀螺的结构特性和工作原理建立其角速度敏感原理方程；建立热相位波动引起的波动‑等效角速度噪声模型；结合热相位波动角速度噪声与输入角速度的互不相关性，基于递归最小二乘算法设计了扇形超流体干涉栅陀螺的噪声自适应抵消系统实现对陀螺输出角速度噪声的抑制，从而提高整个扇形超流体干涉栅陀螺角速度检测的精度。本发明专利技术的又一方面还提供了该方法的装置。

A Method and Device for Suppressing Angular Velocity Noise of Fan-Shaped Superfluid Interferometric Grating Gyroscope

The invention discloses a method and device for suppressing angular velocity noise of fan-shaped superfluid interferometric grating gyroscope. The method establishes angular velocity sensitive principle equation according to the structure characteristics and working principle of fan-shaped superfluid interferometric grating gyroscope, establishes the wave caused by thermal phase fluctuation and equivalent angular velocity noise model, and combines the mutual non-interference between thermal phase fluctuation angular velocity noise and input angular velocity. Based on the correlation, an adaptive noise cancellation system for sector superfluid interferometric grating gyroscope is designed based on recursive least squares algorithm to suppress the angular velocity noise of the gyroscope output, thereby improving the accuracy of the angular velocity detection of the whole sector superfluid interferometric grating gyroscope. Another aspect of the invention also provides a device of the method.

【技术实现步骤摘要】
抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法及其装置
本专利技术涉及一种抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法及其装置，属于陀螺仪高精度检测领域。
技术介绍
针对载人航天、探月工程和临界空间飞行器等重大远航任务，由于飞行距离、飞行时间、飞行速度等技术要求不断提高，因此对陀螺仪的精度、灵敏度、体积等指标提出了越来越高的要求。为了突破传统的思维模式，实现惯性陀螺仪的跨越式发展，国内外许多学者开始致力于寻求新的物理效应，研究基于新的测量原理或测量方式的陀螺仪。进入21世纪后，量子技术特别是低温物理学的研究取得重大突破，比如1997年激光冷却和陷俘原子的发展、2001年碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚的发现、2003年超导体和超流体理论方面的发展以及2005年光学频率梳等诺贝尔物理奖的获得，给陀螺仪技术带来了革命性的影响，由此诞生了一系列基于微观领域实现角速率测量的量子陀螺，被称为新一代陀螺。目前研究发现的量子陀螺主要包括自旋类量子陀螺和干涉类量子陀螺，基于微观领域实现角速率测量的量子陀螺克服了体积、重量、灵敏度以及精度等因素的制约，量子陀螺有望在新一代惯性导航技术中开辟全新的技术途本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：建立陀螺角速度敏感原理方程；步骤S200：根据陀螺角速度敏感原理方程，建立热相位波动引起的等波动‑等效角速度噪声模型；步骤S300：根据波动‑等效角速度噪声模型和递推最小二乘算法得到噪声自适应抵消系统和噪声自适应抵消系统滤波器权系数更新方程，采集并向噪声自适应抵消系统输入陀螺薄膜输出的混合角速度信息d(i)，实时调节噪声自适应抵消系统滤波器的权系数，输出实时混合角速度信息。

【技术特征摘要】
1.一种抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：建立陀螺角速度敏感原理方程；步骤S200：根据陀螺角速度敏感原理方程，建立热相位波动引起的等波动-等效角速度噪声模型；步骤S300：根据波动-等效角速度噪声模型和递推最小二乘算法得到噪声自适应抵消系统和噪声自适应抵消系统滤波器权系数更新方程，采集并向噪声自适应抵消系统输入陀螺薄膜输出的混合角速度信息d(i)，实时调节噪声自适应抵消系统滤波器的权系数，输出实时混合角速度信息。2.根据权利要求1所述的抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法，其特征在于，所述扇形超流体干涉栅陀螺的角速度敏感原理方程为：其中，式中，xx(t)为t时刻陀螺的薄膜位移，ρ为超流体的总密度，Axd为弹性薄膜的面积，Ixc为通过单弱连接的临界流量，τ为陀螺包含弱连接的个数，为输入角速度引起的转动相位，fJ为陀螺的约瑟夫森工作频率，ω为外界输入角速度，m4为4He超流体的原子质量，h为普朗克常数，Ax为陀螺的敏感面积。3.根据权利要求1所述的抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法，其特征在于，所述波动-等效角速度噪声模型中包括所述等效输入角速度噪声标准偏差：式中，k4为超流体的环流量，m4为4He超流体的原子质量，h为普朗克常数，Ax为陀螺的敏感面积，l为弱连接厚度，ρs为超流体超流分量密度，D为弱连接微孔直径，T为陀螺工作温度，N为弱连接处微孔数量，KB为玻尔兹曼常数。4.根据权利要求1所述的抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法，其特征在于，所述步骤S300包括以下步骤：步骤S310：根据加性噪声特性设计噪声自适应抵消系统，生成热噪声样本作为噪声自适应抵消系统的参考输入u(i)，得到噪声自适应抵消系统的横向滤波器输出为：式中，U(i)＝[u(i),u(i-1),…,u(i-M+1)]T为噪声自适应抵消系统i时刻的参考输入向量，W(i)＝[w0(i),w1(i),…,wM-1(i)]T是i时刻滤波器的权系数向量，WT(i)是i时刻滤波器的权系数向量的转置，u(i)为i时刻的参考输入，M为滤波器阶数；步骤S320：采集陀螺薄膜输出的混合角速度信息d(i)作为噪声自适应抵消系统的期望输入；步骤S330：采用递推最小二乘算法构建噪声自适应抵消系统的自适应滤波器，得到噪声自适应抵消系统权系数更新方程，根据噪声自适应抵消系统的期望输入采用噪声自适应抵消系统权系数更新方程，计算实时噪声自适应抵消系统滤波器的权系数，根据实时噪声自适应抵消系统滤波器的权系数调整噪声自适应抵消系统，输出实时混合角速度信息。5.根据权利要求1所述的抑制扇形超流体干涉栅陀螺测量角速度噪声方法，其特征在于，所述噪声自适应抵消系统权系数W(k)更新方程：W(k)＝W(k-1)+g(k)(d(k)-WT(k-1)U(k))(9)其中，W(k)为k时刻使代价函数最小的系统最佳权系数，W(k-1)为k-1时刻使代价函数最小的系统最佳权系数，WT(k-1)为W(k-1)的转置，g(k)为k时刻权系数更新增益，d(k)为k时刻噪声抵消系统的期望输入，U(k)为k时刻噪声自适应抵消系统的参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉龙，杨雅君，胡敏，肖龙龙，潘显俊，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：北京,11