專利名稱：一種具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)抖激光陀螺的抖動(dòng)去除的方法，特別是一種具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，用于激光陀螺中。
背景技術(shù)：
機(jī)抖激光陀螺在捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，為了減小閉鎖效應(yīng)的影響，通過機(jī)械抖動(dòng)人為引入了一個(gè)正弦交變角速度，使得陀螺的輸出不僅包含了載體的運(yùn)動(dòng)角速度信息，還包含了抖動(dòng)角速度，所以要對(duì)陀螺輸出進(jìn)行解調(diào)以去除抖動(dòng)的影響。目前國內(nèi)外有許多關(guān)于機(jī)抖激光陀螺去除抖動(dòng)的文獻(xiàn)，一般都采用相關(guān)濾波或者自適應(yīng)濾波， 也有將它們與陷波濾波器或者HR濾波器相結(jié)合的方法，這些方法雖然有效但都需要高頻采樣(至少IkHz)，對(duì)硬件采樣電路和數(shù)據(jù)處理速度的要求較高，增加了系統(tǒng)成本，還會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。人們經(jīng)常采用的一種簡單的常規(guī)去抖方法為同時(shí)對(duì)陀螺輸出和抖動(dòng)輸出進(jìn)行采樣，然后將抖動(dòng)輸出乘以事先測定的比例系數(shù)再從陀螺輸出中減去。該方法無需高頻采樣， 可以在導(dǎo)航解算的同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)去抖，但是它最大的缺點(diǎn)就在于陀螺測出的抖動(dòng)角速度與抖動(dòng)輸出之間經(jīng)常有相位差，并且隨著環(huán)境因素的變化，抖動(dòng)頻率、相位差和比例系數(shù)可能發(fā)生變化，最終導(dǎo)致陀螺輸出中還殘留有較大的抖動(dòng)角速度誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，該方法對(duì)抖動(dòng)的頻率、振幅和相位的變化具有自適應(yīng)能力，能夠有效減小激光陀螺輸出中的抖動(dòng)角速度誤差并具有實(shí)時(shí)性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，實(shí)現(xiàn)如下對(duì)陀螺信號(hào)和抖動(dòng)信號(hào)進(jìn)行差頻采樣，即陀螺和抖動(dòng)信號(hào)的采樣頻率低于兩倍的抖動(dòng)信號(hào)的抖動(dòng)頻率，得到陀螺角增量Gav和抖動(dòng)角增量Dav，分別對(duì)陀螺角增量Gav和抖動(dòng)角增量Dav進(jìn)行累加，得到陀螺角度Ga和抖動(dòng)角度Da ；然后更新抖動(dòng)頻率fd，再采用最小二乘法更新相位差Δ識(shí)及比例系數(shù)kd ；最后采用數(shù)字移相濾波器根據(jù)fd和Δ0(寸抖動(dòng)角度隊(duì)進(jìn)行數(shù)字移相，并由kd以及數(shù)字移相濾波器增益系數(shù)K對(duì)陀螺角度Ga進(jìn)行去抖，差分還原成角增量輸出。所述更新抖動(dòng)頻率fd的方法為當(dāng)達(dá)到抖動(dòng)頻率fd的更新周期時(shí)，判斷抖動(dòng)角度 Da與上次更新周期內(nèi)計(jì)算出的Da的平均值Datl之差若大于閾值THd，則頻率計(jì)數(shù)標(biāo)志置位； 若小于_THd，則頻率計(jì)數(shù)標(biāo)志清零，并且頻率計(jì)數(shù)值加1 ；當(dāng)?shù)竭_(dá)更新周期時(shí)，頻率計(jì)數(shù)值除以更新周期值即為fd的更新值。所述抖動(dòng)頻率fd的更新周期為3秒鐘。所述閾值THd的大小為抖動(dòng)角度Da振幅的一半。所述更新相位差Δρ及比例系數(shù)kd方法為在達(dá)到Δρ和kd的更新周期時(shí)，認(rèn)為抖
4動(dòng)信號(hào)為正弦波，先對(duì)陀螺角增量Gav去除均值得到Gavl，然后利用最小二乘法，分別對(duì)Gavl 的振幅Ag和相位％以及抖動(dòng)角增量Dav的振幅Ad和相位灼進(jìn)行擬合，再按照(1)式得到更新后的Δρ和kd，
權(quán)利要求
1.一種具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)如下對(duì)陀螺信號(hào)和抖動(dòng)信號(hào)進(jìn)行差頻采樣，即陀螺和抖動(dòng)信號(hào)的采樣頻率低于兩倍的抖動(dòng)信號(hào)的抖動(dòng)頻率，得到陀螺角增量Gav和抖動(dòng)角增量Dav，分別對(duì)陀螺角增量Gav和抖動(dòng)角增量Dav進(jìn)行累加，得到陀螺角度Ga和抖動(dòng)角度Da ；然后更新抖動(dòng)頻率fd，再采用最小二乘法更新相位差 △P及比例系數(shù)kd ；最后采用數(shù)字移相濾波器根據(jù)fd和△識(shí)對(duì)抖動(dòng)角度Da進(jìn)行數(shù)字移相，并由kd以及數(shù)字移相濾波器增益系數(shù)K對(duì)陀螺角度Ga進(jìn)行去抖，差分還原成角增量輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，其特征在于所述更新抖動(dòng)頻率fd的方法為當(dāng)達(dá)到抖動(dòng)頻率fd的更新周期時(shí)，判斷抖動(dòng)角度Da與上次更新周期內(nèi)計(jì)算出的Da的平均值Datl之差若大于閾值THd，則頻率計(jì)數(shù)標(biāo)志置位；若小于_THd，則頻率計(jì)數(shù)標(biāo)志清零，并且頻率計(jì)數(shù)值加1 ；當(dāng)?shù)竭_(dá)更新周期時(shí)，頻率計(jì)數(shù)值除以更新周期值即為fd的更新值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，其特征在于所述抖動(dòng)頻率fd的更新周期為3秒鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，其特征在于所述閾值THd的大小為抖動(dòng)角度Da振幅的一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，其特征在于所述更新相位差Δ爐及比例系數(shù)kd方法為在達(dá)到Δ爐和kd的更新周期時(shí)，認(rèn)為抖動(dòng)信號(hào)為正弦波，先對(duì)陀螺角增量Gav去除均值得到Gavl，然后利用最小二乘法，分別對(duì)Gavl的振幅 Ag和相位&以及抖動(dòng)角增量Dav的振幅Ad和相位約進(jìn)行擬合，再按照(1)式得到更新后的 Δρ和 kd,
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，其特征在于所述的更新Δρ和kd的周期是1分鐘，計(jì)算Δρ和kd的周期為0. 025秒，當(dāng)達(dá)到更新周期時(shí)，將這一周期內(nèi)計(jì)算的Δρ和kd的平均值作為更新結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，其特征在于所述數(shù)字移相器采用一階數(shù)字濾波器，傳遞函數(shù)為
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，其特征在于所述對(duì)對(duì)陀螺角度Ga按照(4)式進(jìn)行，去抖后得到G_t，其中K是數(shù)字移相器的增益系數(shù)，最后再對(duì)G。ut進(jìn)行差分得到陀螺角增量，
全文摘要
一種具有自適應(yīng)能力的機(jī)抖激光陀螺實(shí)時(shí)去抖方法，對(duì)陀螺信號(hào)和抖動(dòng)信號(hào)進(jìn)行低于兩倍抖動(dòng)頻率的差頻采樣，得到陀螺角增量Gav和抖動(dòng)角增量Dav，并分別累加得到陀螺角度Ga和抖動(dòng)角度Da，然后依次進(jìn)行更新抖動(dòng)頻率fd、更新相位差及比例系數(shù)kd以及數(shù)字移相去抖。本發(fā)明對(duì)常規(guī)去抖方法進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)抖動(dòng)的頻率、振幅和相位的變化具有自適應(yīng)能力，運(yùn)算量小并具有實(shí)時(shí)性，能夠更加有效減小機(jī)抖激光陀螺輸出中的抖動(dòng)角速度誤差，有效避免因直接對(duì)陀螺角增量去抖而帶來的隨機(jī)游走。
文檔編號(hào)G01P9/00GK102169127SQ20101061766
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者劉芳, 張仲毅, 楊國梁, 王瑋 申請人:北京航空航天大學(xué)