【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性导航领域，具体涉及一种用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法。
技术介绍
1、惯性导航是一种自主式导航系统，利用陀螺仪和加速度计等惯性敏感元件测量载体相对于惯性空间的线运动和角运动参数。在给定的初始条件下，该系统可以输出载体的姿态参数和导航定位参数。惯性导航系统不依赖于外部信息，也不向外部辐射能量，因此具有很好的隐蔽性。它的工作环境包括空中、地球表面以及水下。
2、惯性导航的基本工作原理基于牛顿力学定律。通过测量载体在惯性参考系中的加速度，并将其对时间进行积分并转换到导航坐标系中，可以得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
3、目前，惯性导航可以分为平台式惯导和捷联式惯导两大类。它们的主要区别在于平台式惯导有实体的物理平台，而捷联式惯导中，陀螺仪和加速度计直接固连在载体上，惯性平台的功能由计算机完成。
4、捷联式导航系统（sins）是一种新型的惯性导航系统，借助计算机技术的发展而应运而生。它广泛应用于水面交通运输设备，如船只。该系统的主要功能是提供实时的航向角、角速度、横摇角、横摇角速度、纵摇角、纵摇角速度、船舶横摇线速度、纵摇线速度和垂荡线速度等惯性导航信息，以供其他设备使用。
5、捷联式导航系统通过直接将加速度计和陀螺仪固定在运载设备上，摒弃了传统的机电式导航平台。这些传感器分别测量了运载设备相对于惯性空间的三个转动角速度和三个线性加速度的分量，然后通过数学计算，得出了运载设备的位置、速度、航向和水平姿态等导航信息。在捷联惯导系统中，计算机承担了导航平台的
6、目前所使用的惯性器件是机械陀螺仪，包括陀螺盘，在陀螺盘中心设置有陀螺主轴，且当陀螺盘旋转时，陀螺主轴的方向能够保持不变，用于作为测量方向或角度的基础；通常，在陀螺盘的外周套设有壳体，最常见的壳体外形为圆柱形，鲜见长方形或球体，壳体直接安装于载体上，使得陀螺仪能够跟载体同步运动，使两者处于相同运动状态中。
7、那么，当捷联式导航系统安装在船上时，由于船晃动，容易造成陀螺仪的陀螺盘跟随发生晃动，容易与壳体发生碰撞，从而影响陀螺仪自身测量准确性。
8、因此，需要针对此技术问题，专利技术一种控制方法，来对陀螺盘进行实时的调校，以减小陀螺盘与壳体之间发生碰撞的可能性。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，以解决当捷联式导航系统安装在船上时，由于船晃动，容易造成陀螺仪的陀螺盘跟随发生晃动，容易与壳体发生碰撞，从而影响陀螺仪自身测量准确性和使用寿命的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、一种用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，包括以下步骤：
4、s1、安装陀螺力矩器，并与陀螺仪通过反馈回路电连接，所述陀螺仪包括陀螺盘，在陀螺盘中心设置有陀螺主轴，所述陀螺盘的外周套设有壳体，陀螺仪正常运行时，陀螺盘与壳体内壁之间有间隙，且陀螺主轴位于初始位置；
5、s2、当陀螺主轴的实际位置与初始位置之间出现差角时，所述陀螺仪输出差角信号；
6、s3、利用反馈回路对差角信号的解析得到角度信号，然后将角度信号传输至陀螺力矩器；
7、s4、所述陀螺力矩器接收到陀螺仪反馈的角度信号后，对陀螺仪输出陀螺主轴方向调整信号，使陀螺主轴回到初始位置。
8、具体的，所述陀螺仪正常运行是指，载有陀螺仪的载体未发生晃动时陀螺仪的运行状态。
9、具体的，所述陀螺主轴的初始位置是指，陀螺仪安装完成后，载有陀螺仪的载体未发生运动，此时陀螺主轴与壳体之间的相对位置。
10、本专利技术的工作原理是：所述陀螺力矩器能够利用陀螺效应，当陀螺主轴的实际位置与初始位置之间出现差角时，所述陀螺力矩器能够根据偏差角的偏移方向产生相反的力矩，以维持陀螺主轴回到初始位置。
11、作为以上控制方法的其中一个实施例，所述壳体为圆柱形壳体，设置于陀螺盘外周，陀螺仪正常运行时，陀螺盘与壳体内壁之间有间隙，且所述陀螺主轴的初始位置是：陀螺主轴的延伸方向与圆柱形壳体内侧壁的延伸方向平行；当陀螺主轴的延伸方向与所述壳体内侧壁的延伸方向之间出现差角时，所述陀螺仪输出差角信号；利用反馈回路对差角信号的解析得到角度信号，然后将角度信号传输至陀螺力矩器；所述陀螺力矩器接收到陀螺仪反馈的角度信号后，对陀螺仪输出陀螺主轴方向调整信号，使陀螺主轴回到初始位置，即陀螺主轴的延伸方向与所述壳体内侧壁的延伸方向平行。
12、作为优选，步骤s2中，利用陀螺主轴和壳体之间设置有电压传感器，用于测量陀螺主轴与壳体之间的电压变化，所述差角信号为电压误差信号，所述电压传感器的信号输出端通过反馈回路与陀螺力矩器的信号输入端电连接，所述电压误差信号经过反馈回路的解析后得到角度信号。
13、作为优选，步骤s3中，利用反馈回路对差角信号的解析得到角度信号采用以下方法，所述陀螺力矩器包括力矩器线圈，所述陀螺仪输出的差角信号经过反馈回路后被转变为电流信号输入所述力矩器线圈，力矩器线圈能够在磁场中产生电磁力，并形成相应的电磁力矩，进而所述陀螺力矩器对陀螺仪输出陀螺主轴方向调整信号，使陀螺主轴回到初始位置。
14、作为优选，步骤s3中，从陀螺传感器获得的电压误差信号非常微弱，因此，为了提高信噪比和准确性，作为信号处理的优选方案，在反馈回路中依次设置前置放大模块、滤波模块、积分校正模块、功率放大模块；
15、所述前置放大模块用于采集陀螺仪的信号输出端输出的角度信号，并对该信号进行交流放大；这样能够增加输入阻抗，消除高频干扰，同时也起到一定的移相作用。
16、所述滤波模块用于对放大后的差角信号进行滤波，去除或减少信号中的杂散噪声或频率成分，变成脉动信号；有助于获得更干净、更平稳的信号，以提高信号质量和准确性；
17、所述积分校正模块用于校准误差信号，通过将其与已知的参考信号进行比较和修正，能够提高线路板的动态跟踪精度；
18、所述功率放大模块用于增强信号的功率，提高带负载能力；有助于确保信号的稳定性和可靠性。
19、经过了一系列的信号优化模块，能够使得传输的信号准确，信噪比较高，能够增强反馈回路的工作效率，具有提高信噪比、降低噪声、能够更准确地响应输入信号等优点，有助于提高系统的性能，使其更能够精确地响应输入信号，减少误差，并提高系统的鲁棒性。
20、本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开的用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法优化了电路结构，提升了系统利用率及可靠性，提高工作稳定性，减小体积；降低电路制作、调试难度，降低了开发难度，有效缩短开发周期。
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1.一种用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，其特征在于，所述壳体为圆柱形壳体，设置于陀螺盘外周，陀螺仪正常运行时，陀螺盘与壳体内壁之间有间隙，且所述陀螺主轴的初始位置是陀螺主轴的延伸方向与圆柱形壳体内侧壁的延伸方向平行；当陀螺主轴的延伸方向与所述壳体内侧壁的延伸方向之间出现差角时，所述陀螺仪输出差角信号；利用反馈回路对差角信号的解析得到角度信号，然后将角度信号传输至陀螺力矩器；所述陀螺力矩器接收到陀螺仪反馈的角度信号后，对陀螺仪输出陀螺主轴方向调整信号，使陀螺主轴回到初始位置，即陀螺主轴的延伸方向与所述壳体内侧壁的延伸方向平行。
3.根据权利要求1所述的用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，其特征在于，步骤S2中，利用陀螺主轴和壳体之间设置有电压传感器，用于测量陀螺主轴与壳体之间的电压变化，所述差角信号为电压误差信号，所述电压传感器的信号输出端通过反馈回路与陀螺力矩器的信号输入端电连接，所述电压误差信号经过反馈回路的解析后得到角度信号。
4.根据权利要求1所述
5.根据权利要求1所述的用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，其特征在于，步骤S3中，在反馈回路中依次设置前置放大模块、滤波模块、积分校正模块、功率放大模块；
...【技术特征摘要】
1.一种用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，其特征在于，所述壳体为圆柱形壳体，设置于陀螺盘外周，陀螺仪正常运行时，陀螺盘与壳体内壁之间有间隙，且所述陀螺主轴的初始位置是陀螺主轴的延伸方向与圆柱形壳体内侧壁的延伸方向平行；当陀螺主轴的延伸方向与所述壳体内侧壁的延伸方向之间出现差角时，所述陀螺仪输出差角信号；利用反馈回路对差角信号的解析得到角度信号，然后将角度信号传输至陀螺力矩器；所述陀螺力矩器接收到陀螺仪反馈的角度信号后，对陀螺仪输出陀螺主轴方向调整信号，使陀螺主轴回到初始位置，即陀螺主轴的延伸方向与所述壳体内侧壁的延伸方向平行。
3.根据权利要求1所述的用于捷联惯导系统的陀螺仪的控制方法，其特征在于，步骤s2中，利用陀螺主轴和壳体之间设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：田爽，刘晓东，张兆辉，颜刚，周桓羽，
申请(专利权)人：重庆华渝电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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