【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性导航，尤其涉及一种基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法及系统。
技术介绍
1、半球谐振陀螺是基于哥氏效应敏感外界角速度，相比传统机械陀螺，其结构简单，核心工作部件只有石英谐振子和电极基座，并且依靠微幅振动工作，无机械磨损，使其具有造价低、可靠性高、寿命长的特点。
2、在传统的陀螺信号检测方法中，通过测量两个正交电极信号幅值，直接计算陀螺振型的驻波位置，adc芯片的精度和稳定性很大程度上制约了陀螺信号检测的稳定性，因此这种方式对adc芯片的精度和稳定性要求很高，因此现有方案的准确率较低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法及系统，用于提高谐振陀螺角度计算的准确率。
2、本专利技术提供了一种基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，包括：对预置的半球谐振陀螺进行运动方程构建，得到第一运动方程以及第二运动方程；对所述第一运动方程进行向量转换，得到第一向量表达式，同时，对所述第二运动方程进行向量转换，得到第二向量表达式；基于所述第一向量表达式以及所述第二向量表达式，通过预置的闭合回路中的直接频率合成器进行向量构造，得到所述第一向量表达式对应的第一构造向量以及所述第二向量表达式对应的第二构造向量；将所述第一构造向量以及所述第二构造向量输入所述闭合回路的鉴相器中进行相位数据处理及低通滤波处理，得到目标相位差；将所述目标相位差输入所述闭合回路的压控振荡器进行电压信号转换，得到所述第一构造向量对应的第一电压信号
3、在本专利技术中，所述对预置的半球谐振陀螺进行运动方程构建，得到第一运动方程以及第二运动方程步骤，包括：
4、在预置的半球谐振陀螺的第一方向安装第一谐振子检测电极，在所述半球谐振陀螺的第二方向安装第二谐振子检测电极，其中，所述第一方向与所述第二方向相互正交；通过所述第一谐振子检测电极以及所述第二谐振子检测电极对所述半球谐振陀螺进行谐振子运动数据检测，得到运动数据集合，其中，所述运动数据集合包括：振动初始相位、陀螺主波振幅以及陀螺正交波振幅；通过所述运动数据集合对所述半球谐振陀螺进行运动方程构建，得到所述半球谐振陀螺在所述第一方向上的第一运动方程以及所述半球谐振陀螺在所述第二方向上的第二运动方程。
5、在本专利技术中，所述第一运动方程如下所示：
6、；
7、其中，为第一方向上的振幅数据，为陀螺主波振幅，为陀螺正交波振幅，为谐振子固有频率，为目标进动角度，为振动初始相位，为陀螺运动时间；
8、所述第二运动方程如下所示：
9、；
10、其中，为第二方向上的振幅数据。
11、在本专利技术中，所述第一向量表达式如下所示：
12、；
13、其中，为第一向量；
14、所述第二向量表达式如下所示：
15、；
16、其中，为第二向量。
17、在本专利技术中，所述基于所述第一向量表达式以及所述第二向量表达式，通过预置的闭合回路中的直接频率合成器进行向量构造，得到所述第一向量表达式对应的第一构造向量以及所述第二向量表达式对应的第二构造向量步骤，包括：
18、对所述第一向量表达式进行向量方向分析，得到第一向量方向；
19、基于所述第一向量方向，通过所述直接频率合成器进行向量构造，得到第一构造向量，其中，所述第一构造向量如下所示：
20、；
21、其中，为第一构造向量，为第一构造角速度；
22、对所述第二向量表达式进行向量方向分析，得到第二向量方向；
23、基于所述第二向量方向，通过所述直接频率合成器进行向量构造，得到第二构造向量，其中，所述第二构造向量如下所示：
24、；
25、其中，为第二构造向量，为第二构造角速度。
26、在本专利技术中，所述第一电压信号如下所示：
27、；
28、其中，为第一电压信号；
29、所述第二电压信号如下所示：
30、；
31、其中，为第二电压信号。
32、在本专利技术中，所述目标进动角度如下所示：
33、；
34、所述目标角速度如下所示：
35、，其中，为目标角速度。
36、本专利技术还提供了一种基于闭合回路的谐振陀螺角度计算系统，包括：
37、构建模块，用于对预置的半球谐振陀螺进行运动方程构建，得到第一运动方程以及第二运动方程；
38、转换模块，用于对所述第一运动方程进行向量转换，得到第一向量表达式，同时，对所述第二运动方程进行向量转换，得到第二向量表达式；
39、构造模块，用于基于所述第一向量表达式以及所述第二向量表达式，通过预置的闭合回路中的直接频率合成器进行向量构造，得到所述第一向量表达式对应的第一构造向量以及所述第二向量表达式对应的第二构造向量；
40、处理模块，用于将所述第一构造向量以及所述第二构造向量输入所述闭合回路的鉴相器中进行相位数据处理及低通滤波处理，得到目标相位差；
41、输入模块，用于将所述目标相位差输入所述闭合回路的压控振荡器进行电压信号转换，得到所述第一构造向量对应的第一电压信号以及所述第二构造向量对应的第二电压信号；
42、计算模块，用于对所述第一电压信号以及所述第二电压信号进行陀螺进动角度计算，得到目标进动角度，同时，对所述第一电压信号以及所述第二电压信号进行陀螺角速度计算，得到目标角速度。
43、本专利技术提供的技术方案中，对预置的半球谐振陀螺进行运动方程构建，得到第一运动方程以及第二运动方程；对第一运动方程进行向量转换，得到第一向量表达式，同时，对第二运动方程进行向量转换，得到第二向量表达式；基于第一向量表达式以及第二向量表达式，通过预置的闭合回路中的直接频率合成器进行向量构造，得到第一向量表达式对应的第一构造向量以及第二向量表达式对应的第二构造向量；将第一构造向量以及第二构造向量输入闭合回路的鉴相器中进行相位数据处理及低通滤波处理，得到目标相位差；将目标相位差输入闭合回路的压控振荡器进行电压信号转换，得到第一构造向量对应的第一电压信号以及第二构造向量对应的第二电压信号；对第一电压信号以及第二电压信号进行陀螺进动角度计算，得到目标进动角度，同时，对第一电压信号以及第二电压信号进行陀螺角速度计算，得到目标角速度。在本申请方案中，将两路电极信号通过计算，转化为两路闭合回路的频率，两个闭合回路的频率差即为陀螺输出的角速度，相位差即为陀螺的振型角。本申请方案中，陀螺角度解算的精度依赖于闭合回路的精度，而闭合回路的精度依赖于晶振的精度。目前在工业界取得高稳定性的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述对预置的半球谐振陀螺进行运动方程构建，得到第一运动方程以及第二运动方程步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述第一运动方程如下所示：
4.根据权利要求3所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述第一向量表达式如下所示：
5.根据权利要求4所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述基于所述第一向量表达式以及所述第二向量表达式，通过预置的闭合回路中的直接频率合成器进行向量构造，得到所述第一向量表达式对应的第一构造向量以及所述第二向量表达式对应的第二构造向量步骤，包括：
6.根据权利要求5所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述第一电压信号如下所示：
7.根据权利要求6所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述目标进动角度如下所示：
8.一种基于闭合回
...【技术特征摘要】
1.一种基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述对预置的半球谐振陀螺进行运动方程构建，得到第一运动方程以及第二运动方程步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述第一运动方程如下所示：
4.根据权利要求3所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述第一向量表达式如下所示：
5.根据权利要求4所述的基于闭合回路的谐振陀螺角度计算方法，其特征在于，所述基于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵小明，孙文超，贾廷悦，杨松普，王兴岭，张海峰，
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：
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