一種多陀螺儀的角速度測量方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于測量領域，公開了一種多陀螺儀的角速度測量方法及系統(tǒng)，所述方法包括采集安裝在轉臺上的多個陀螺儀的測量數(shù)據xj(i)；根據采集的測量數(shù)據xj(i)，選取學習率參數(shù)；根據預先獲取的多個陀螺儀的權值的初值采集的測量數(shù)據xj(i)和所述選取的學習率參數(shù)η，對陀螺的權值進行訓練；根據所述訓練的權值和采集的測量數(shù)據，根據y(i)=xT(i)w(i)得到測量值的估計值。本發(fā)明實施例通過使用多個陀螺儀對同一轉速進行測量，對多個陀螺儀的測量數(shù)據進行融合處理，可有效提高測量值的估計值的精度，而且其實時性高；使用多個商用陀螺儀即可得到精確度高的測量值，有利于節(jié)省成本。
【專利說明】一種多陀螺儀的角速度測量方法及系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于測量領域，尤其涉及一種多陀螺儀的角速度測量方法及系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 陀螺是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的重要的測量部件之一，隨著微小衛(wèi)星應用的發(fā)展，要 求陀螺重量輕、體積小、成本低。目前的小型化的陀螺的研制尚不夠成熟，使高性能微小型 陀螺引的價格非常昂貴。商用微機械陀螺重量輕、體積小、成本低、可獲得性好，有利于縮短 微小衛(wèi)星的研制周期、提高衛(wèi)星技術水平、降低研制成本。然而商用微機械陀螺精度低、漂 移大直接使用其數(shù)據無法達到航天任務的應用需求，因此有必要對陀螺數(shù)據進行進一步處 理，提高測量精度和可靠性。
[0003] 現(xiàn)有技術大多針對單個微機械陀螺進行數(shù)據處理。如天津大學學報第2003年3月 第36卷第二期公開的一種基于平穩(wěn)小波變換的陀螺儀信號去噪方法，針對傳統(tǒng)小波去噪 效果的局限性，分析了平穩(wěn)小波與經典小波之間的關系，將平穩(wěn)小波用于陀螺儀信號去噪， 并與經典小波的去噪結果進行比較；陀螺儀信號經平穩(wěn)小波去噪后的尋北精度明顯優(yōu)于經 典小波，驗證了平穩(wěn)小波具有較好的去噪效果。但是，其測量方法仍然不能夠滿足對測量高 精度的要求。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種多陀螺儀的角速度測量方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn) 有技術中使用陀螺儀測量的角速度精度不高的問題，從而使商用微機械陀螺儀能夠應用于 衛(wèi)星應用，并且降低其測量成本。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種多陀螺儀的角速度測量方法，所述方法包 括：
[0006] 采集安裝在轉臺上的多個陀螺儀的測量數(shù)據\ (i)，所述陀螺儀的個數(shù)為m，所述 數(shù)據采集的個數(shù)為n，其中i=l，2,……n，j=l，2,……m;
[0007] 根據采集的測量數(shù)據\(i)，按照如下要求選取學習率參數(shù)，其中n為學習率參 數(shù)；

【權利要求】
1. 一種多陀螺儀的角速度測量方法，其特征在于，所述方法包括： 采集安裝在轉臺上的多個陀螺儀的測量數(shù)據\ (i)，所述陀螺儀的個數(shù)為m，所述數(shù)據 采集的個數(shù)為n，其中i=l，2,……n，j=l，2,……m ; 根據采集的測量數(shù)據X1 (i)，
按照如下要求選取學習率參數(shù)，其中n為學習率參數(shù)； 根據預先獲取的多個陀螺儀的權值的初值、采集的測量數(shù)據\(i)和所述選取的 學習率參數(shù)n，根據vV(/ + i) = \V(/) + ；7⑴x(/')[J⑴-_x; (/)\V(/)]，對陀螺的權值進行訓練，其中
根據所述訓練的權值和采集的測量數(shù)據，根據y(i)=xT⑴w(i)得到測量值的估計值。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 對多個陀螺儀的權值的初值根據最小均方算法進行訓練。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對多個陀螺儀的權值的初值根據最 小均方算法進行訓練的步驟包括： 采集多個陀螺儀的測量數(shù)據(i)，所述陀螺儀的個數(shù)為m，所述數(shù)據采集的個數(shù)為n， 其中 i=l, 2,......n，j=l, 2,......m ;
根據得到學習率參數(shù)，利用#(l + l) = vV(/) + <XV)[t/(/)-，(小V(/>]對陀螺的權值進行 訓練，所述wQXwiQhwJi)，％wm(i)]T，所述d(i)為轉臺轉速參考值； 由y'（i)=x'T⑴w(i)得到測量值的估計值，當測量值的估計值達到穩(wěn)態(tài)時，選取測量 值對應的權值作為權值的初值。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述測量值的估計值達到穩(wěn)態(tài)為測量值 的估計值達到98%d(i)，其中，所述d(i)為轉臺轉速參考值。
5. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述多個陀螺儀設置于轉臺上，所述采集 多個陀螺儀的測量數(shù)據x'_(i)的步驟包括： 轉臺上電，使轉臺按照恒定轉速放置，轉臺轉速記為參考值d ; 在轉臺轉速穩(wěn)定后，陀螺儀開機，使陀螺的轉速輸入基準軸平行于被測量的角速度方 向，待陀螺儀有穩(wěn)定輸出后，采集多個陀螺的多組數(shù)據Xj(i)，i=l，2,. . . n; j=l，2,. . .m，陀 螺儀個數(shù)為m，采集數(shù)據點數(shù)為n，使采集的數(shù)據的估計值能夠達到參考值的98%。
6. 根據權利要求2所述方法，其特征在于，所述方法還包括： 對多個陀螺儀的權值的初值根據基于正交基的神經網絡算法對權值的初值進行訓練。
7. 根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述陀螺儀為微機械陀螺儀、音叉陀螺儀。
8. 根據權利要求1所述方法，其特征在于，在所述根據預先獲取的多個陀螺 儀的權值的初值#()、采集的測量數(shù)據\⑴和所述選取的學習率參數(shù)n，根據 w(i + l) = #(f) + "(/)x(/)!/?(7)-x_' (/>V(7)]，對陀螺的權值進行訓練之前，所述方法還包括： 采用零偏補償算法或者小波降噪算法對采集的測量數(shù)據進行預處理。
9. 一種多陀螺儀的角速度測量系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括電轉臺、多個陀螺儀、 陀螺儀數(shù)據采集卡、數(shù)據處理器，其中，所述電轉臺上固定設置有陀螺儀且陀螺儀的轉速輸 入軸平行于電轉臺轉軸，陀螺儀數(shù)據采集卡采集陀螺儀數(shù)據并發(fā)送至數(shù)據處理器，所述數(shù) 據處理器根據采集的陀螺儀數(shù)據I (i)，其中，陀螺儀的個數(shù)為m，所述數(shù)據采集的個數(shù)為n， 其中i=l, 2,......n，j=l, 2,......m ;按照如下要求選取學習率參數(shù)，其中n為學習率參數(shù)；
根據預先獲取的多個陀螺儀的權值的初值 采集的測量數(shù)據 A wO、 Xj⑴和所述選取的學習率參數(shù)n，根據^G+1) =命(0+--(0*(01>屮)一Xr(C)會(0]，對陀螺的 權值進行訓練，其中i=i，2,……n:
;根據所 述訓練的權值和采集的測量數(shù)據，根據y⑴=Xt⑴w⑴得到測量值的估計值。
10. 根據權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電轉臺為單軸電轉臺，所述單軸電 轉臺設置于隔震臺上，所述陀螺儀為微機械陀螺儀、音叉陀螺儀。
【文檔編號】G01C19/5607GK104330079SQ201310309692
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權日:2013年7月22日
【發(fā)明者】孫華苗, 張迎春, 薛力軍, 丁強強 申請人:深圳航天東方紅海特衛(wèi)星有限公司