中国人民解放军国防科技大学于旭东获国家专利权
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龙图腾网获悉中国人民解放军国防科技大学申请的专利一种适用于速率积分半球谐振陀螺的双陀螺自校准方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120213084B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510355891.0,技术领域涉及:G01C25/00;该发明授权一种适用于速率积分半球谐振陀螺的双陀螺自校准方法是由于旭东;娄琪欣;李鼎;谭中奇;刘超;吴宇韬设计研发完成,并于2025-03-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种适用于速率积分半球谐振陀螺的双陀螺自校准方法在说明书摘要公布了:本发明属于惯性导航技术领域,具体涉及到一种适用于速率积分半球谐振陀螺的双陀螺自校准方法;本发明使用两个共轴的速率积分HRG,使用Kalman滤波方法实时估计两个速率积分HRG的阻尼失配误差并进行补偿,实现了速率积分HRG的双陀螺自校准;由于扣除了阻尼失配误差的估计值,最终输出的精度高于两个HRG的原始精度;本发明通过使用两个HRG,在不过分增加体积的前提下实现了对HRG阻尼失配误差的实时标定和补偿,大幅降低了阻尼失配误差对于HRG精度的影响,相较于传统阻尼失配误差补偿方法只能在静态条件下进行标定,本发明能够在动态条件下精确标定HRG阻尼失配误差参数,能够大幅降低环境变化对补偿效果的影响,提升HRG的环境适应性。
本发明授权一种适用于速率积分半球谐振陀螺的双陀螺自校准方法在权利要求书中公布了:1.一种适用于速率积分半球谐振陀螺的双陀螺自校准方法,其特征在于,该方法分为以下步骤: S1将两个同型号的速率积分HRG安装于基座上,使得两个速率积分HRG的敏感轴相互平行,并将两个HRG接入控制电路,使其输出以下数据至计算模块,分别将两个速率积分HRG命名为HRG_A和HRG_B: HRG_A中k时刻谐振子振型的方位角 HRG_B中k时刻谐振子振型的方位角 下标k表示对应变量在k时刻的取值;上标A和B分别表示对应变量为HRG_A或HRG_B的参数; S2控制两个速率积分HRG均以恒定速率Ω0进行虚拟旋转; S3建立连续时间Kalman滤波误差方程: 速率积分HRG中,仅考虑阻尼失配造成的误差,同时忽略随机噪声,谐振子振型的方位角θ可用如下微分方程进行描述: 其中,G为速率积分模式下的角增益;Ω为外界施加于陀螺的角速率;Δ1τ=1τ1-1τ2为各向异性阻尼系数,其中τ1和τ2分别为谐振子主模式和次模式的衰减时间;表示对θ求导;θτ为阻尼轴的方位角; 将式1进行恒等变形,可得式2: 其中,中间变量a和b表示如下: 对于HRG_A和HRG_B,分别有: 将式4和式5作差可得: 连续时间Kalman滤波误差方程: 其中,为中间变量,表示和之差;δaA和δbA分别表示aA和bA的变化率;δaB和δbB分别表示aB和bB的变化率;进一步可得分量形式的连续时间Kalman滤波误差方程: S4建立Kalman滤波器: S4.1定义k时刻Kalman滤波系统状态向量Xk如下: 式9中各变量均为S3中对应变量在k时刻的取值; S4.2Kalman滤波状态一步预测计算式如下: 其中表示k-1时刻状态量Xk-1的估计值;表示状态量从k-1时刻到k时刻的一步预测值;Φkk-1为从k-1时刻至k时刻的状态一步转移矩阵: 式11中I为单位矩阵,T为采样间隔,Fk-1为Kalman滤波连续时间状态转移矩阵F在k-1时刻的取值;由式8可知: S4.3从k-1时刻到k时刻的状态一步预测均方误差阵Pkk-1计算式如下: 式13中Pk-1表示k-1时刻的状态一步预测均方误差阵;Q为系统噪声协方差矩阵; S4.4k时刻的滤波增益Kk计算式如下: Kk=Pkk-1HTHPkk-1HT+R-114 式14中,H为量测矩阵: H=[100000000]15 式14中,R为观测噪声协方差矩阵; S4.5k时刻的状态量估计值计算式如下: 式16中,Zk为k时刻的观测量: S4.6k时刻状态估计均方误差阵Pk计算式如下: S5进行HRG阻尼失配误差参数估计和补偿: S5.1初始化计时器,令k=0; S5.2顺序执行S4.2-S4.6,进行一轮Kalman滤波参数估计,得到k时刻状态向量Xk的估计值取中的第2个元素作为的估计值取中的第3个元素作为的估计值取中的第4个元素作为的估计值取中的第5个元素作为的估计值 S5.3若k≥1,进行HRG阻尼失配误差的补偿: S5.3.1计算补偿前HRG_A和HRG_B自k-1时刻到k时刻的角增量和 S5.3.2计算补偿后HRG_A和HRG_B自k-1时刻到k时刻的角增量和 S5.4取和的均值作为双陀螺系统在k时刻的输出 S5.5令k=k+1; S5.6循环执行S5.2-S5.5,直到本次测量结束,退出循环。
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