一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法技术

本发明专利技术涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法，包括如下流程：以地球自转数据作为输入，且测试时间至少半年；将高精度分度表依次转过

【技术实现步骤摘要】
一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法


[0001]本专利技术涉及光纤陀螺
，尤其涉及一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法。

技术介绍

[0002]地球在以太阳系为惯性空间里的运动包括公转和自转，公转是指地球质心(地球自转轴)绕太阳系质心的运动,自转是地球本体绕地球质心(地球自转轴)的转动。
[0003]地球转动是一个复杂的动力学系统，在转动的过程中，地球不仅会受到来自海洋、大气、地核、地幔以及地壳等地球自身因素的影响，同时还受到来自行星、太阳（年周期）、月亮（月周期）等外部天体的引力作用，在这些各种影响的共同作用下，地球自转轴会发生轻微变化，这种地球自转轴轻微的变化称为章动。地球公转及章动示意图如附图1所示。
[0004]地球这种自转轴的章动包括：地球自转轴自转速度的微小变化(地球自转速度不是固定常值，即固定的86400秒转动一周)；地球自转轴周日、半日的极移微小变化；地球自转轴在惯性空间中不同频率不同振幅的振动相，如周期约为18.6年、9.3年、182.62天(半年)、13.66天(半月)的振动项。
[0005]超高精度光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的光纤角速率传感器，相对于静电陀螺、激光陀螺具有精度高、体积小、精度高、全固态、高稳定性等优点。基于超高精度光纤陀螺的惯性导航系统作为一种可靠的高精度导航系统，可以在不依托于GPS等外界第三方输入的情况下稳定长时间的(30天、60天、180天)的输出准确的导航数据。
[0006]为使惯性导航系统获得上述长时间准确输出导航数据的能力，对超高精度光纤陀螺的精度水平提出了苛刻的要求；同时，随着超高精度光纤陀螺自身对其极限精度的不断探索，超高精度光纤陀螺的准确性能测试就成为了制约超高精度光纤陀螺发展的关键问题。
[0007]问题在于：1.超高精度光纤陀螺测试过程中需要准确的可溯源的输入角速率数据，一般的要求：作为基准的数据需要比超高精度光纤陀螺精度最少要高出3倍，但是超高精度光纤陀螺自身作为最高精度光纤陀螺了，很难找到可溯源的测量比较基准；2.目前用到的测量标度的转台，角位置精度也无法满足测量需求。
[0008]因此，如何准确的实现超高精度光纤陀螺精度测试，成为超高精度光纤陀螺零偏性能、标度性能的关键问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法，通过高精度分度表使超高精度光纤陀螺依次进行角度变换，然后计算出高精度分度表初始安装位置与北向位置之间的夹角，再通过高精度分度表将超高精度光纤陀螺转动至北向位置固定，然后将地球自转数据作为超高精度光纤陀螺的输入数据进行测试，然后将陀螺输出角速度数据进行处理后如果能够敏感到地球自转数据，则说明超高精度光纤陀螺的测试
精度能够达到相应的精度级别。
[0010]本专利技术是通过以下技术方案予以实现：一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法，其测试方法包括如下步骤：S1:将超高精度光纤陀螺置于隔振恒温环境并固定安装在测试工装上，再将测试工装与隔振平台上的高精度分度表固定安装在一起；S2:将超高精度光纤陀螺通电并以地球自转数据作为超高精度光纤陀螺的输入数据开始测试，且测试时间至少为半年；S3:将高精度分度表依次转过
°
、、、，分别采集陀螺输出角速度数据，并将陀螺输出角速度数据传输给数据处理模块求取相应陀螺输出角速度数据的平均值，分别为、、、，其中为高精度分度表初始安装位置；S4:数据处理模块按照式（1）计算出高精度分度表初始安装位置与北向位置之间的夹角：
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（1）；S5:将高精度分度表转动至北向位置，再测量超高精度光纤陀螺的输出角速度数据，并将输出角速度数据信息传输给数据处理模块，数据处理模块将输出角速度数据信息进行处理后，获得相应的输出角速度数据，将输出角速度数据与相应的地球自转输入数据比较，若输出角速度数据包含地球自转输入数据的极值，则判断超高精度光纤陀螺的精度优于地球自转速度及地轴章动变化精度。
[0011]优化的，S1
‑
S5的测试过程在地下35米处的恒温隔振实验室环境中进行。
[0012]进一步，S2中将超高精度光纤陀螺通电稳定放置72小时后再以地球自转数据作为超高精度光纤陀螺的输入数据开始测试。
[0013]优化的，S2中的地球自转数据为地球在惯性空间内运动时的地球角速度变化数据。
[0014]进一步，测试时间为190天，且S5中对超高精度光纤陀螺的输出角速度数据信息采用卡尔玛滤波处理，得到陀螺输出角速度数据，将陀螺输出角速度数据与输入的地球在惯性空间内运动时的角速度变化数据进行比较，若陀螺输出角速度数据包含地球在惯性空间内运动时的角速度变化数据的极值，则判断超高精度光纤陀螺的精度优于6.337*10
‑7°
/h。
[0015]优化的，S2中的地球自转数据为地球在惯性空间内运动时的地球自转轴变化数据。
[0016]进一步，测试时间为一年，且S5中对超高精度光纤陀螺的输出角速度数据信息采用小波变换或者ALLAN方差法进行滤波处理，提取出0.5天、1天、半个月、一个月、半年及一年内的输出周期信号，并将输出周期信号与相应时间段的地球在惯性空间内运动时的地球自转轴变化数据进行比较，若输出周期信号包含相应时间段内地球在惯性空间内运动时的地球自转轴变化数据的极值，则判断超高精度光纤陀螺的精度优于10
‑7°
/h。
[0017]专利技术的有益效果
本专利技术提供的一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法，具有如下优点：利用地球公转及章动物理数据中所含有的精确的角速率数据或自转轴变化数据作为超高精度光纤陀螺的输入，并且使超高精度光纤陀螺精确的指向北向再进行输出测试，并将输出角速度数据与输入数据进行比对，能够测试出超高精度光纤陀螺的精度级别，解决了超高精度光纤陀螺精度测试的难题。
附图说明
[0018]图1是地球公转及章动示意图；图2是地球公转角速度变化曲线。
具体实施方式
[0019]一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法，其测试方法包括如下步骤：S1:将超高精度光纤陀螺置于隔振恒温环境并固定安装在测试工装上，再将测试工装与隔振平台上的高精度分度表固定安装在一起；S2:将超高精度光纤陀螺通电并以地球自转数据作为超高精度光纤陀螺的输入数据开始测试，且测试时间至少为半年；S3:将高精度分度表依次转过
°
、、、，分别采集陀螺输出角速度数据，并将陀螺输出角速度数据传输给数据处理模块求取相应陀螺输出角速度数据的平均值，分别为、、、，其中为高精度分度表初始安装位置；S4:数据处理模块按照式（1）计算出高精度分度表初始安装位置与北向位置之间的夹角：
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（1）；S5:将高精度分度表转动至北向位置，再测量超高精度光纤陀螺的输出角速度数据，并将输出角速度数据信息传输给数据处理模块，数据处理模块将输出角速度数据信息进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法，其特征在于：测试方法包括如下步骤：S1:将超高精度光纤陀螺置于隔振恒温环境并固定安装在测试工装上，再将测试工装与隔振平台上的高精度分度表固定安装在一起；S2:将超高精度光纤陀螺通电并以地球自转数据作为超高精度光纤陀螺的输入数据开始测试，且测试时间至少为半年；S3:将高精度分度表依次转过、、、，分别采集陀螺输出角速度数据，并将陀螺输出角速度数据传输给数据处理模块求取相应陀螺输出角速度数据的平均值，分别为、、、，其中为高精度分度表初始安装位置；S4:数据处理模块按照式（1）计算出高精度分度表初始安装位置与北向位置之间的夹角：
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（1）；S5:将高精度分度表转动至北向位置，再测量超高精度光纤陀螺的输出角速度数据，并将输出角速度数据信息传输给数据处理模块，数据处理模块将输出角速度数据信息进行处理后，获得相应的输出角速度数据，将输出角速度数据与相应的地球自转输入数据比较，若输出角速度数据包含地球自转输入数据的极值，则判断超高精度光纤陀螺的精度优于地球自转速度及地轴章动变化精度。2.根据权利要求1所述的一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法，其特征在于：S1
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S5的测试过程在地下35米处的恒温隔振实验室环境中进行。3.根据权利要求1所述的一种基于地球自转的光纤陀螺精度测试方法，其特征在于：S2中将超高精度光纤陀螺通电稳定放置72小时后再以地球自转数...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜苗，左文龙，宋超，刘伯晗，吴晓乐，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，
类型：发明
国别省市：