一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法及系统，包括以下步骤：步骤1、获取实验数据；步骤2、通过支持向量机SVM对步骤1获得的实验数据进行特征提取，分别得到综合各组数据微小差异的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出；步骤3、基于步骤2特征提取后的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出，拟合得到多元补偿模型；步骤4、将拟合得到补偿模型带入到ARM处理器中进行在线补偿。本发明专利技术通过在补偿模型中引入温度变化率和温度梯度变量，能够解决陀螺仪启动过程由于热平衡引起的漂移问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法及系统


[0001]本专利技术属于导航、制导与控制
，涉及一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法及系统，尤其是一种适用于金属谐振陀螺力反馈工作模式中，能够提升金属谐振陀螺启动段精度的方法及系统。

技术介绍

[0002]金属谐振陀螺仪是一种结构简单、寿命长、可靠性高、启动时间短的固体波动陀螺，在惯性导航领域具有广阔的应用前景。Innalabs公司研制的金属谐振陀螺，同等尺寸条件下，其精度已经超过光纤陀螺，且成本相对光纤陀螺较低，且已经应用到航天、兵器等领域。金属谐振陀螺仪的核心敏感元件为谐振子，由于结构、加工、材料等因素，谐振子的谐振频率通常是不同的。
[0003]作为一种战术级导航元件，在某些工程应用中需要陀螺仪快速稳定并达到精度指标要求。但在陀螺仪启动过程中，陀螺仪控制线路和陀螺本体温度变化较为剧烈，达到热平衡需要一定时间，导致陀螺仪在启动阶段存在漂移，且该漂移通过常规补偿方法不能彻底消除，进而导致陀螺仪启动段精度难以满足工程应用要求。
[0004]经检索，未发现与本专利技术相同或相似的已公开的专利文献。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法及系统，通过在补偿模型中引入温度变化率和温度梯度变量，能够解决陀螺仪启动过程由于热平衡引起的漂移问题。
[0006]本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
[0007]一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、获取实验数据；
[0009]步骤2、通过支持向量机SVM对步骤1获得的实验数据进行特征提取，分别得到综合各组数据微小差异的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出；
[0010]步骤3、基于步骤2特征提取后的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出，拟合得到多元补偿模型；
[0011]步骤4、将拟合得到补偿模型带入到ARM处理器中进行在线补偿。
[0012]而且，所述步骤1的具体方法为：
[0013]将采集得到的铂电阻信息、频率信息和金属谐振陀螺输出通过串口发送至上位机软件，然后将金属谐振陀螺放置温箱中，以不同温度变化速率进行全温(
‑
40～60℃)温度循环；
[0014]而且，所述步骤2的具体方法为：
[0015]将步骤1中的获取的数据输入到matlab软件中，运行SVM数据处理程序，程序采用径向基核函数对实验获取的数据进行特征提取，径向基核函数表达式为：
[0016][0017]式中，σ为核函数宽度，其值越小，则具有越强的局部描述能力；
[0018]实验数据经特征提取后，分别得到综合各组数据微小差异的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出。
[0019]而且，所述步骤3的具体步骤包括：
[0020]将经过步骤2特征提取后的铂电阻信息、频率信息统一到同一量纲，即温度值，经计算得到陀螺温度梯度和温度变化率，再通过最小二乘法拟合得到补偿模型，可表示为：
[0021][0022]一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试系统，包括：谐振子、铂电阻、测温电路、AD转换模块、FPGA处理器、ARM处理器、DDS模块、调制模块和DA转换模块；所述谐振子的输出端与铂电阻相连接，用于实时采集陀螺铂电阻的阻值信息；所述铂电阻的输出端与测温电路相连接，用于信号转换，将阻值信息转换为电压信号；所述测温电路的输出端通过AD转换模块与FPGA处理器相连接，用于将测温电路的模拟电压信号转为数字信号，并采集到FPGA处理器中；所述FPGA处理器的输出端与ARM处理器相连接，用于将FPGA获取的数字信号传输到ARM处理器中，根据补偿模型进行运算得到补偿量；所述FPGA处理器的输出端还与DDS模块相连接，用于产生与陀螺谐振频率相同的基准信号；所述DDS模块的输出端与调制模块相连接，用于将DDS产生的基准信号转换成激励信号维持陀螺振动；所述调制模块的输出端通过DA转换模块与谐振子相连接，用于将激励信号转换成模拟信号作用到陀螺上。
[0023]而且，所述ARM处理器的输出端还与UART模块相连接，用于将补偿后的陀螺输出通过UART模块进行输出。
[0024]本专利技术的优点和有益效果：
[0025]1、本专利技术针对金属谐振陀螺仪启动过程中，由于陀螺仪控制线路和陀螺本体温度变化而产生的漂移进而导致启动段精度较差问题，提出了一种将陀螺频率与陀螺温度相结合的补偿方法。根据陀螺频率和温度得到了温度变化率和温度梯度信息，通过在补偿模型中引入温度变化率和温度梯度变量，陀螺仪启动过程由于热平衡引起的漂移问题得到进一步补偿，有效提高了金属谐振陀螺启动段精度。
[0026]2、本专利技术的提高启动段精度的方法可适用于半球谐振陀螺及微机电陀螺，应用范围广泛，具备工程应用基础。
[0027]3、本专利技术通过支持向量机对不同温度变化率下的陀螺输出进行特征提取，建模数据包含复杂温变环境，更加贴近实际应用，具有重要工程意义。
[0028]4、本专利技术在模型中引入了温度变化率和温度梯度变量，陀螺仪启动过程由于热平衡引起的漂移问题得到进一步补偿，有效提高了金属谐振陀螺启动段精度。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的最优分类面示意图；
[0030]图2是本专利技术的一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试系统框图。
具体实施方式
[0031]以下结合附图对本专利技术实施例作进一步详述：
[0032]一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法，包括以下步骤：
[0033]步骤1、获取实验数据；
[0034]所述步骤1的具体方法为：
[0035]将采集得到的铂电阻信息、频率信息和金属谐振陀螺输出通过串口发送至上位机软件，然后将金属谐振陀螺放置温箱中，以不同温度变化速率进行全温(
‑
40～60℃)温度循环；
[0036]步骤2、通过支持向量机SVM对步骤1获得的实验数据进行特征提取，分别得到综合各组数据微小差异的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出；
[0037]所述步骤2的具体方法为：
[0038]将步骤1中的获取的数据输入到matlab软件中，运行SVM数据处理程序，程序采用径向基核函数对实验获取的数据进行特征提取，径向基核函数表达式为：
[0039][0040]式中，σ为核函数宽度，其值越小，则具有越强的局部描述能力；
[0041]实验数据经特征提取后，分别得到综合各组数据微小差异的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出。
[0042]在本实施例中，由于陀螺在实际应用中，环境变化具有随机性，采用支持向量机对陀螺输出进行特征提取，降低随机误差。其原理如下：
[0043]在已知的两类线性可分的数据样本中找到一个最优分类面，两类数据样本可通过该面得到最大化分割。如图1所示，假设图中的圆和正方形分别为两种数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、获取实验数据；步骤2、通过支持向量机SVM对步骤1获得的实验数据进行特征提取，分别得到综合各组数据微小差异的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出；步骤3、基于步骤2特征提取后的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出，拟合得到多元补偿模型；步骤4、将拟合得到补偿模型带入到ARM处理器中进行在线补偿。2.根据权利要求1所述的一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：将采集得到的铂电阻信息、频率信息和金属谐振陀螺输出通过串口发送至上位机软件，然后将金属谐振陀螺放置温箱中，以不同温度变化速率进行全温(
‑
40～60℃)温度循环。3.根据权利要求1所述的一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：将步骤1中的获取的数据输入到matlab软件中，运行SVM数据处理程序，程序采用径向基核函数对实验获取的数据进行特征提取，径向基核函数表达式为：式中，
σ
为核函数宽度，其值越小，则具有越强的局部描述能力；实验数据经特征提取后，分别得到综合各组数据微小差异的铂电阻信息、频率信息以及陀螺输出。4.根据权利要求1所述的一种用于提升金属谐振陀螺启动段精度的调试方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤包括：将经...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽涛，周彤，史炯，张悦，王宝琛，丛正，于得川，赵丙权，
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：