一种基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪，属于惯性测量技术领域。包括：原子干涉陀螺仪、激光干涉陀螺仪及数据联合解算模块；所述数据联合解算模块利用原子干涉陀螺仪测量的倾斜角度θ

【技术实现步骤摘要】
一种基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪


[0001]本专利技术属于惯性测量
，更具体地，涉及一种基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪。

技术介绍

[0002]旋转是物体运动的基本方式之一，旋转测量在惯性导航、地球物理、基础物理领域都十分重要。用于测量旋转的一类仪器我们称为陀螺仪，传统陀螺仪历史悠久，广泛应用于惯性导航领域。但是受限于其自身工作原理，不可避免的受到如摩擦力，器件加工的不完美等效应影响，限制其分辨率水平。
[0003]自从百余年之前由法国科学家发现Sagnac效应以后，激光就被引入到旋转测量领域。有别于传统的测量技术，光学陀螺仪原理上基于旋转框架下的光速不变性，框架旋转信息直接加载到光子的相位信息中，极大地改善了陀螺仪的精度及可靠性。
[0004]由于原子具有波粒二象性的特性，利用原子干涉的Sagnac效应也可以用于旋转测量，由于物质波具有更长的波长，因此原子干涉陀螺仪具有更高的理论精度，发展潜力巨大，但现有的原子干涉陀螺仪一般仅能测量一维或者二维方向上的转动速度。比如，公开号CN110686663A的专利公开了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪，其特征在于，包括：原子干涉陀螺仪(100)、激光干涉陀螺仪(200)及数据联合解算模块(300)；所述原子干涉陀螺仪(100)的敏感轴和所述激光干涉陀螺仪(200)的敏感轴互相垂直且相交于一点，并构成笛卡尔坐标系；所述原子干涉陀螺仪(100)用于测量其敏感轴方向所感受到的转动速度以及测量本地的地面倾斜角度θ
Z
；所述激光干涉陀螺仪(200)用于测量其敏感轴方向所感受到的转动速度；所述数据联合解算模块(300)包括倾斜噪声校正单元(301)和矢量合成单元(304)；所述倾斜噪声校正单元(301)用于利用所述倾斜角度θ
Z
校正所述激光干涉陀螺仪(200)测量的转动速度与其敏感轴之间的夹角，得到倾斜噪声扣除后的转动速度；所述矢量合成单元(304)用于将所述原子干涉陀螺仪(100)测量的转动速度与所述倾斜噪声扣除后的转动速度进行矢量合成，得到相对转动速度矢量。2.根据权利要求1所述的基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪，其特征在于，所述数据联合解算模块(300)还包括标度因子标定单元(302)；所述标度因子标定单元(302)用于根据所述原子干涉陀螺仪(100)测量的转动速度校正所述倾斜噪声扣除后的转动速度的标度因子，得到标定后的转动速度；所述矢量合成单元(304)还用于将所述原子干涉陀螺仪(100)测量的转动速度与所述标定后的转动速度进行矢量合成，得到绝对转动速度矢量。3.根据权利要求1所述的基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪，其特征在于，所述倾斜噪声为：θ
Z
·
Ω
E
sinθ其中，θ为本地区的余纬，Ω
E
表示地球自转速度。4.根据权利要求2所述的基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪，其特征在于，所述标度因子标定单元(302)根据所述原子干涉陀螺仪(100)测量的转动速度校正所述倾斜噪声扣除后的转动速度的标度因子的过程包括：以标定后的转动速度与所述原子干涉陀螺仪(100)测量的转动速度差值的方差趋近于零为目标，设计偏置值；在所述倾斜噪声扣除后的转动速度上叠加所述偏置值，得到所述标定后的转动速度。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪，其特征在于，所述原子干涉陀螺仪(100)和所述激光干涉陀螺仪(200)均为一个；所述原子干涉陀螺仪(100)包括两个敏感轴，所述两个敏感轴相互垂直且平行于水平面，所述激光干涉陀螺仪(200)包括一个敏感轴，所述一个敏感轴垂直于水平面。6.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的基于原子干涉和激光干涉的三维陀螺仪，其特征在于，所述原子干涉陀螺仪(100)为一个，所述激光干涉陀螺仪(200)为两个；所述原子干涉陀螺仪(100)包括一个敏感轴，每个所述激光干涉陀螺仪(200)包括一个敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，胡忠坤，陈宇轩，柳奎，徐文杰，周敏康，程源，袁文豪，陆泽晃，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：