本发明专利技术公开了一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，涉及陀螺仪技术领域，建立长度固定的用于实施加速阶段的时间轴，按时间轴在每条曲线上标注出静态场误差值的出现时点，陀螺仪置于目标应用的振动场中获取振动场加速度的平均总曲线，在每一次记录振动场加速度曲线的同时，将振动场内出现的达到振动参考值且对陀螺仪加速度产生影响的振动时点设为有效振动点，对有效振动点对应的振动场加速度值斜率和振动参数进行补偿修正。利用振动外力对加速度产生影响从而导致出现激励误差增量，针对有效振动点的加速度斜率和振动参数进行针对补偿修正，对陀螺仪在振动场中的运用具有明显提升修正误差补偿精确性和运用场景判断准确度的有益效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陀螺仪，具体涉及一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法。
技术介绍
1、半球谐振陀螺仪是一种固态振动陀螺仪，利用半球壳体唇缘的径向振动驻波进动效应来感测基座旋转。随机误差是半球谐振陀螺仪的一种固有误差。它主要是由于半球谐振陀螺仪中的各种误差源所引起的。随机误差表现为在一段时间内，半球谐振陀螺仪的测量值会出现无规则的波动和不稳定性。这种误差难以完全消除，通常需要通过一些误差补偿技术来减小其对半球谐振陀螺仪精度的影响。在半球谐振陀螺仪进行加速度提升转速的初始化阶段校准过程中，当目标陀螺仪处于存在一定振动（如在振幅不大但偶发颠簸的平面或有少量振动频率的机壳上）的使用场景时，使得半球谐振陀螺仪虽然在低幅度或低频率振动下能够维持原有工作状态，但在加速阶段中的加速度可能受到一定幅度影响，这会导致谐振子出现共振，由于谐振子的振动特性的变化会传递到整个陀螺系统中，这可能导致输出随机零点漂移误差；同时引起陀螺速率控制激励电极的随机性控制误差，这也容易额外导致陀螺仪出现额外漂移误差，使得现有技术中常用的随机误差补偿方案在输出测量结果时容易出现额外的补偿偏差，从而影响半球谐振陀螺仪的全局随机误差补偿的性能和精度。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，解决半球谐振陀螺仪在振动环境下进行随机误差补偿过程中，可能因场景部分振动的影响导致全局随机误差出现额外漂移误差，从而导致常规误差补偿方法出现偏差的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
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p>3、一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，该方法包括：4、步骤s1：建立长度固定的用于实施加速阶段的时间轴，在静态场中沿时间轴至少分别实施三次陀螺仪本体的初始误差补偿，在每次实施过程中按照时间轴记录静态场加速度曲线以记录陀螺仪本体的静态场加速度值，按时间轴在每条曲线上标注出静态场误差值的出现时点；
5、步骤s2：将所有静态场加速度曲线取平均值合并后设为静态场加速度总曲线，在总加速曲线上显示出所有实施次数内静态场误差值的出现时点，将静态场误差值离散点位置处的加速度值进行标注，选出其中的加速度数值最低值作为第一阈值用于限制振动场内的加速度值；
6、步骤s3：将陀螺仪本体置于目标应用的振动场中，同时对振动场内的振动参数预设振动参考值，沿时间轴运转陀螺仪本体至少三次，且每次记录振动场加速度曲线以记录陀螺仪本体的振动场加速度值，将所有振动场加速度曲线取平均值合并后设为振动场加速度总曲线；
7、步骤s4：在每一次记录振动场加速度曲线的同时，将振动场内出现的达到振动参考值的振动时点设为负反馈时点，并分别记录在对应的振动场加速度曲线上，对振动场加速度曲线的斜率设置第二阈值，沿负反馈时点左右两侧延伸并将延伸后的区间设置为第一判定区间；
8、步骤s5：在时间轴的第一判定区间内如果振动场加速度值斜率达到第二阈值及以上，则将该第一判定区间内的负反馈时点标注为有效振动点，并将全部有效振动点逐一进行数据记录，在时间轴上将振动场加速度总曲线上高于第一阈值的区间设为第二判定区间；
9、步骤s6：若第二判定区间与任一有效振动点的第一判定区间重合，则判别当前第二判定区间内存在振动干扰，对重合的有效振动点对应的振动场加速度值斜率和振动参数进行补偿修正；若第二判定区间与全部有效振动点的第一判定区间均无重合，则判别为无振动干扰。
10、当目标陀螺仪处于存在一定振动的使用场景时，使得半球谐振陀螺仪虽然在低幅度或低频率振动下能够维持原有工作状态，但在运动中的加速度可能受到一定幅度影响，这会导致谐振子出现形变或共振，因为谐振子的振动特性的变化会传递到整个陀螺系统中，这可能导致输出随机零点漂移误差；同时引起陀螺速率控制激励电极的随机性控制误差，这也容易额外导致陀螺仪出现额外漂移误差，使得现有技术中常用的随机误差补偿方案在输出测量结果时容易出现额外的补偿偏差，从而影响半球谐振陀螺仪的全局随机误差补偿的性能和精度。基于此，本专利技术提供一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，解决半球谐振陀螺仪在振动环境下进行随机误差补偿过程中，可能因场景部分振动的影响导致全局随机误差出现额外漂移误差，从而导致常规误差补偿方法出现偏差的问题。
11、进一步地，设置滑动窗口优化方法用于动态调整振动参考值，该方法过程包括：
12、构建包含初始振动参数的初始滑动窗口，根据陀螺仪本体的输出频率值设定滑动窗口的大小和滑步长度，在振动场内采集振动信号的时间序列数据，并从时间序列数据上提取振动参数，之后并将滑动窗口从数据序列起始位置以每个滑步长度为单位开始滑动；每个滑动窗口每次移动一个滑步时迭代一个新的滑动窗口，并将迭代后获取的振动参数覆盖于旧数据上。
13、进一步地，所述第二阈值的数值大于零，且当振动场加速度曲线的斜率小于零时，通过取绝对值后与第二阈值进行比对以判别有效振动点。
14、进一步地，设超过第二阈值的正斜率值为正超限值，设绝对值超过第二阈值的负斜率值为负超限值；设振动场加速度曲线斜率数值的集合包括由正超限值和零组成的第一集合、由负超限值和零组成的第二集合以及由正超限值、负超限值和零组成的第三集合。
15、进一步地，第一判定区间内的负反馈时点标注为有效振动点的情况类别包括：
16、若第一判定区间内的振动场加速度曲线斜率数值为第一集合，则判别陀螺仪本体为升增速状态，此时将当前第一判定区间内的有效振动点标记为增益振动点，并在当前第一判定区间的左端点处设置增益时间戳以记录升增速之前的振动场加速度值，并针对增益振动点结合增益时间戳与当前时刻的振动参数对振动场加速度值进行加速度降低补偿；
17、若第一判定区间内的振动场加速度曲线斜率数值为第二集合，则判别陀螺仪本体为降增速状态，此时将当前第一判定区间内的有效振动点标记为减益振动点，并在当前第一判定区间的左端点处设置减益时间戳以记录降增速之前的振动场加速度值，并针对增益振动点结合减益时间戳与当前时刻的振动参数对振动场加速度值进行加速度提升补偿；
18、若第一判定区间内的振动场加速度曲线斜率数值为第三集合，则判别陀螺仪本体同时存在升增速和降增速状态，此时将当前第一判定区间内的有效振动点标记为平衡振动点组，并在当前第一判定区间的左端点处和右端点处分别设置初端时间戳和末端时间戳且分别记录对应时刻的振动场加速度值，并针对平衡振动点组结合当前时刻的振动参数对振动场加速度值进行加速度校正补偿。
19、进一步地，在第一判定区间内若出现两组及以上的平衡振动点组，则所述第一判定区间内的有效振动点均记为出现一次平衡振动点组。
20、进一步地，设置谐振子优化模型以降低陀螺仪本体在振动场内因加速度变化导致的增量误差，其内容包括：
21、设置计算式以表示振动场内陀螺仪本体的谐振子参数，将振动场的激励值作为谐振子优化模型的外部输入，并利用实时采集的振动场加速度值对谐振子参数保持更新；当陀螺仪本体加本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，设置滑动窗口优化方法用于动态调整振动参考值，该方法过程包括：
3.根据权利要求1所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，所述第二阈值的数值大于零，且当振动场加速度曲线的斜率小于零时，通过取绝对值后与第二阈值进行比对以判别有效振动点。
4.根据权利要求3所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，设超过第二阈值的正斜率值为正超限值，设绝对值超过第二阈值的负斜率值为负超限值；设振动场加速度曲线斜率数值的集合包括由正超限值和零组成的第一集合、由负超限值和零组成的第二集合以及由正超限值、负超限值和零组成的第三集合。
5.根据权利要求4所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，第一判定区间内的负反馈时点标注为有效振动点的情况类别包括：
6.根据权利要求5所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，在第一判定区间内若出现两组及以上的平衡振动点组，则所述第一判定区间内的有效振动点均记为出现一次平衡振动点组。
7.根据权利要求1所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，设置谐振子优化模型以降低陀螺仪本体在振动场内因加速度变化导致的增量误差，其内容包括：
8.根据权利要求7所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，所述谐振子参数的计算式表示为：
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【技术特征摘要】
1.一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，设置滑动窗口优化方法用于动态调整振动参考值，该方法过程包括：
3.根据权利要求1所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，所述第二阈值的数值大于零，且当振动场加速度曲线的斜率小于零时，通过取绝对值后与第二阈值进行比对以判别有效振动点。
4.根据权利要求3所述的一种半球谐振陀螺仪的振动误差补偿方法，其特征在于，设超过第二阈值的正斜率值为正超限值，设绝对值超过第二阈值的负斜率值为负超限值；设振动场加速度曲线斜率数值的集合包括由正超限值和零组成的第一集合、由负超限值和零组成的第二集合以...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永德，
申请(专利权)人：四川图林科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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