專利名稱：對準軸對稱振動傳感器慣性導航系統(tǒng)的方法以及相應(yīng)的慣性導航系統(tǒng)的制作方法
對準軸對稱振動傳感器慣性導航系統(tǒng)的方法以及相應(yīng)的慣性導航系統(tǒng)
本發(fā)明涉及對準具有軸對稱振動傳感器的慣性單元的方法、以及相應(yīng)的包括 軸對稱振動傳感器的慣性單元。
背景技術(shù)：
為了確定運載工具的朝向，尤其是為了導航飛機，常見做法是使用包括諸如
半球形鐘振動傳感器或Qu叩ason陀螺儀之類的軸對稱振動傳感器的慣性單元。 還知道軸對稱振動傳感器適用于或者在自由陀螺模式下或者在速率陀螺模式
下工作。在自由陀螺模式下，振動得以維持但方位聽任自由；當運載工具的朝向
變動時，振動相對于基底的方位就代表該運載工具已轉(zhuǎn)過的角度。
在速率陀螺模式下，振動得以維持并且通過施加合適的電子控制使該振動相
對于其基底的方位保持不變。必需的控制就代表運載工具在慣性空間中的旋轉(zhuǎn)速率。
在實踐中，用于在自由陀螺模式下導航的軸對稱振動傳感器獲益于有卓越品 質(zhì)的比例因子(Bryan系數(shù))。 導航行程包括兩個主要階段-
預備或"對準"階段，用于定義該單元的初始地理朝向；以及 行程本身，期間上述初始地理朝向用作計算運載工具的瞬時地理朝向和方 位的基準。
結(jié)果所得導航的質(zhì)量，尤其是航向計算的準確性直接取決于裝配到導航單元 的陀螺儀的漂移誤差。
在自由陀螺模式下使用的軸對稱振動陀螺儀呈現(xiàn)如下特征，其表現(xiàn)出的漂移 誤差是振動相對于傳感器基底的方位的函數(shù)。此漂移誤差自然而然被建模并加以補 償，但這樣的補償向來不理想。由此仍有作為方位的函數(shù)的漂移誤差。當在導航單 元中使用這樣的陀螺儀時，此漂移誤差就成為該單元中的誤差源之一。
此外，該漂移誤差還作為溫度的函數(shù)以及作為時間的函數(shù)而變動。
本發(fā)明基于以下兩個觀察結(jié)論
41) 陀螺儀在對準階段期間的漂移誤差對導航性能有著尤其大的影響；以及
2) 在對準階段期間，運載工具并不改變其朝向。
在開動導航單元時，振動的初始方位是 任意性的，并且其在各次開動間 可能會變動；與該振動方位相關(guān)聯(lián)的漂移誤差由此是可變的并且會擾動對準的質(zhì)
發(fā)明目標
本發(fā)明的一個目標是使漂移誤差對慣性單元的導航性能的影響最小化。
發(fā)明概要
為達成此目標，本發(fā)明提供一種對準具有發(fā)生振動的軸對稱振動傳感器的慣 性單元的方法，該方法包括以下步驟將此振動建立在令該傳感器對其顯現(xiàn)出的 漂移誤差變動相對于對此振動的其他方位的漂移誤差變動最小化的方位上。
此過程使得可以
使緣于傳感器的漂移誤差的對準誤差最小化；以及
改善漂移誤差在各次對準之間的可重復性，由此使得可對其進行觀察并因 此可對其進行補償，因為振動的方位保持相同。
在本發(fā)明的方法的有利實現(xiàn)中，為對準階段期間的振動選擇的方位本質(zhì)上是 計及作為溫度的函數(shù)的漂移誤差變動。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實現(xiàn)中，為對準階段選擇的振動方位起先計及作為溫度 的函數(shù)的漂移誤差變動并隨后計及作為時間的函數(shù)的漂移誤差變動。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種慣性單元，其包括軸對稱振動傳感器、用于 激勵該傳感器發(fā)生振動的裝置、以及用于將振動建立在令該傳感器對其顯現(xiàn)出的漂 移誤差變動與對此振動的其他方位的漂移誤差變動相比為最小的方位上的裝置。
附圖簡述
參考附圖閱讀以下對本發(fā)明的具體但非限定性實現(xiàn)的描述后本發(fā)明的其他特 性和優(yōu)點就會顯現(xiàn)，在附圖中


圖1是沿示出半球形鐘振動傳感器的圖2中的線I-I截得的圖解軸向截面 視圖；以及
圖2是沿圖1中的線II-II截得的截面視圖連同圖解本發(fā)明的方法的實現(xiàn)的框圖。
發(fā)明詳細說明
參考附圖，所示半球形鐘振動傳感器按已知方式包括二氧化硅質(zhì)鐘l，其搭載 在同樣是用二氧化硅制成的基底2上，鐘1由密封殼體3圍繞以使得該傳感器能被 抽空。
鐘1的內(nèi)表面也按已知方式鍍上金屬，其面向兩對控制電極4和兩對檢測電 極5延伸的底緣也是如此，上述這些電極適當?shù)剡B接至控制及檢測單元6，用于發(fā) 生由圖2中的點劃線代表的、并且方位能由控制單元6控制的振動11。
控制及檢測單元6也按已知方式連接至構(gòu)件7，該構(gòu)件7用于在從該控制及檢 測單元接收到的檢測信號的基礎(chǔ)上計算該傳感器的朝向。
根據(jù)本發(fā)明，對準階段是通過用控制信號激勵該傳感器來執(zhí)行的，其中該控 制信號將結(jié)果所得振動定位于儲存在存儲器構(gòu)件9中的選定方位上。
在所示示例中，用于實現(xiàn)對準階段的上述選定方位是在校準階段IO期間確定 的，校準階段10優(yōu)選是在車間中執(zhí)行的并且包括以下步驟在將傳感器保持不動 的情況下，用控制信號13在圖2中由點劃線11和加粗雙向箭頭12代表的多個相 繼的不同振動方位上激勵該傳感器。對于每一振動方位，通過在保持振動方位控制 恒定的同時相繼使該傳感器處于互不相同的溫度來執(zhí)行對作為溫度的函數(shù)的漂移 誤差變動的測量14。儲存所獲得的對這些實際方位的各種測量，并且隨后執(zhí)行此 種誤差上的這些變動之間的比較以選擇(15)給出最小的作為溫度的函數(shù)的變動 的那個方位。
當作為溫度的函數(shù)的這些漂移誤差變動在多個振動方位上相同時，則在本發(fā) 明的優(yōu)選實現(xiàn)中，作出執(zhí)行新測量的規(guī)定，即在這些振動方位之中的每一個上，以 恒定的溫度并且在互不相同的瞬間執(zhí)行新測量以感測作為時間的函數(shù)的漂移誤差 變動，并且選擇給出最小漂移誤差變動的方位。將最終留存的方位儲存在方位存 儲器構(gòu)件9中供每一對準階段后續(xù)使用。在每一對準階段期間，直接在所儲存的方 位上建立振動。
還優(yōu)選將漂移誤差一一包括其上的變動_一建模成溫度的函數(shù)和時間的函 數(shù)，并且將該模型儲存在存儲器構(gòu)件9中供向控制及檢測單元6傳送，以便對在對 準階段期間所取得的測量作校正。
當然，本發(fā)明并不被限定于所描述的信息，并且可提供變體實現(xiàn)而不會超由權(quán)利要求書所定義的發(fā)明范圍。
具體而言，盡管在優(yōu)選實現(xiàn)中作出在優(yōu)先基礎(chǔ)上執(zhí)行對作為溫度的函數(shù)的漂 移誤差變動的選擇的規(guī)定——因為溫度一般是最靈敏的參數(shù)，但是也可以作出直 接在作為時間的函數(shù)的漂移誤差變動的基礎(chǔ)上選擇方位的規(guī)定，或者作出正好相 反地將選擇限定于令作為溫度的函數(shù)變動最小的方位的規(guī)定。
盡管本發(fā)明是用半球形鐘振動傳感器進行更具體描述的，但是本發(fā)明適用于
在自由陀螺模式下使用的任何軸對稱振動傳感器，尤其是Quapason陀螺儀。
盡管本發(fā)明被描述為納入了先驗校準階段，但也可以令對準階段用的振動方
位初始是隨機選擇的并在數(shù)個行程之后加以修改，從而使得能夠?qū)υ谙嗬^的對準階 段期間建立振動的這些不同方位的漂移誤差執(zhí)行統(tǒng)計分析，并且比較所獲得的結(jié) 果，以便最終留存對準階段期間最佳的方位。
權(quán)利要求
1. 一種對準具有發(fā)生振動的軸對稱振動傳感器的慣性單元的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將所述振動建立在令所述傳感器對其顯現(xiàn)出的漂移誤差變動相對于對振動的其他方位的漂移誤差變動最小化的方位上。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法包括校準階段(10)， 所述校準階段(10)包括以下步驟激勵所述傳感器以控制在相繼的互不相同的方 位上(13)以及在互不相同的溫度上的振動，以及對于每一振動方位，測量作為溫 度的函數(shù)的漂移誤差變動(14)，并選擇(15)令漂移誤差變動最小的方位。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法包括校準階段(10)，所述校準階段(10)包括以下步驟在恒定的溫度激勵所述傳感器以導致振動在相繼的互不相同的方位上(13)發(fā)生，以及對于每一方位，測量在互不相同的瞬間上 的漂移誤差變動(14)，并選擇(15)令漂移誤差變動最小的方位。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法包括校準階段(10)， 所述校準階段(10)包括以下步驟在互不相同的溫度激勵所述傳感器以導致其在相繼的互不相同的方位上(13)振動，在每一振動方位上測量所述漂移誤差作為溫度的函數(shù)的變動；以及通過在對這些方位測量互不相同的瞬間上的漂移誤差變動(14)、并且選擇令作為所述這些瞬間的函數(shù)的所述這些漂移誤差變動最小的方 位，來選擇令漂移誤差變動最小的方位(14)。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法包括校準階段，所述校 準階段包括以下步驟建模所述這些漂移誤差并且確定漂移誤差校正。
6. —種慣性單元，包括軸對稱振動傳感器、以及用于激勵所述傳感器發(fā)生振 動的裝置(6)，其特征在于，所述單元進一步包括用于在令所述傳感器對其顯現(xiàn) 出的漂移誤差變動與對振動的其他方位的漂移誤差變動相比為最小的方位上建立 振動的裝置(8)。
7. 如權(quán)利要求6所述的慣性單元，其特征在于，所述慣性單元包括存儲器構(gòu) 件(9)，用于儲存所述令傳感器顯現(xiàn)出具有最小變動的漂移誤差的方位。
8. 如權(quán)利要求7所述的慣性單元，其特征在于，所述慣性單元包括用于儲存漂移誤差的模型的存儲器裝置(9)和用于產(chǎn)生漂移誤差校正的裝置(6)。
全文摘要
一種對準具有發(fā)生振動的軸對稱振動傳感器的慣性導航系統(tǒng)的方法，包括以下步驟將此振動建立在令該傳感器對其顯現(xiàn)出的漂移誤差變動相對于對此振動的其他方位的漂移誤差變動為最小的方位上。
文檔編號G01C19/56GK101501447SQ200780029562
公開日2009年8月5日 申請日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者J·-M·卡龍 申請人:薩甘安全防護公司