补偿科式陀螺的零点误差的方法技术

在一种确定振动陀螺仪（１’）的零点误差的方法中：所述读出振动的频率被调制；所述振动陀螺仪（１’）的旋转速率闭合回路或者正交闭合回路的输出信号与所述读出振荡的频率的调制同步进行解调，从而获得表示所述零点误差的值的辅助信号；一补偿信号被产生并且传输至所述旋转速率闭合回路的输入，所述补偿信号被调节成使所述辅助信号的强度尽可能地低。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种补偿科式陀螺零点误差的方法。
技术介绍
科式陀螺(也被称为振动陀螺)正在越来越多地用于导航的目的。科式陀螺具有可被引起振荡的质量系统。这种振荡一般情况下是大量独立振荡的叠加。质量系统的这些独立振荡初始时是互相独立的，每个振荡都可被抽象地称为“谐振器”。振动陀螺的运行至少需要两个谐振器其中的一个(第一谐振器)由人工激励进行振荡，下文中称之为“激励振荡”。另一个谐振器(第二谐振器)仅当振动陀螺被移动/旋转的时候被激励以进行振荡。这是因为这种情况下会出现科式力，科式力使第一振荡器连接于第二振荡器，吸收来自第一振荡器的激励振荡的能量，并将该能量传输至第二振荡器的读出振荡(read oscillation)。第二振荡器的振荡在下文中使用“读出振荡”进行指代。为了确定科式陀螺的运动(尤其是旋转运动)，读出振荡被分接，相应的读出信号(例如读出振荡分接信号)经检验以确定是否在读出振荡的振幅中出现任何变化，所述变化即表示对科式陀螺的旋转进行测量的结果。科式陀螺可实现为开环系统和闭环系统。在闭环系统中，读出振荡的振幅经由相应的控制回路被持续重设为固定值-优选为0。科式陀螺的闭环方案的一个实例将在下文中参照图2进行说明，从而进一步示出科式陀螺的运转方法。诸如此的科式陀螺1具有质量系统2，该系统可被引起振荡，在下文中也被称为“谐振器”。这一表述和上述“抽象”谐振器之间是存在不同之处在于这一表述表示“真实”谐振器的独立振荡。如上所述，谐振器2可被视为由两个“谐振器”组成的系统(第一谐振器3和第二谐振器4)。第一和第二谐振器3、4都连接于力传感器(未示出)和分接系统(未示出)。由力传感器和分接系统产生的噪声在这里使用噪声1(附图标记5)和噪声2(附图标记6)示意性地表示。科式陀螺1还具有四个控制回路第一控制回路用于控制以固定频率(谐振频率)激励产生振荡(也就是说第一振荡器3的频率)。第一控制回路具有第一解调器7、第一低通滤波器8、频率调节器9、VCO(电压控制振荡器)10和第一调制器11。第二控制回路用于将激励振荡控制为常数幅值，并具有第二解调器12、第二低通滤波器13和振幅调节器14。第三和第四控制回路用于重设那些对读出振荡进行激励的力。在这种情况下，第三控制回路具有第三解调器15、第三低通滤波器16、正交调节器17和第三调制器22。第四控制回路包括第四解调器19、第四低通滤波器20、旋转速率调节器21和第二调制器18第一谐振器3被激励为谐振频率1。所得激励振荡被分接，并借助第一解调器7进行相位解调，解调信号分量输入第一低通滤波器8，该滤波器将和频从其中移除。分接信号在下文中也使用激励振荡分接信号进行指代。第一低通滤波器8的输出信号由频率调节器9使用，该调节器控制VCO 10作为输入信号的函数，从而使同相分量基本上趋向于零。为了实现这一目的，VCO 10将信号传输至第一调制器11，该调制器本身控制力传感器从而使激励力应用于第一谐振器3。如果同相分量是0，那么第一谐振器3以其谐振频率1进行振荡。注意，所有的调制器和解调器都是在该谐振频率1的基础上运转的。激励振荡分接信号也输入第二控制回路并且通过第二解调器12进行解调，其输出通过第二低通滤波器13，滤波器的输出又进入振幅调节器14。振幅调节器14控制第一调制器11作为该信号以及名义振幅传感器23的函数，从而使第一振荡器3以常规振幅进行振荡(也就是说激励振荡具有常数幅值)。如上所述，科式力-在附图中使用FC·cos(l·t)示出-在科式陀螺1运动/旋转时出现，该力使第一谐振器3连接于第二谐振器4，因此导致第二谐振器4振荡。处于频率2的合成读出振荡被分接，从而使相应的读出振荡分接信号(读出信号)输入第三和第四控制回路中。在第三控制回路中，该信号被第三解调器15解调，和频被第三低通滤波器16移除，并且低通滤波信号输入正交调节器17中，其输出信号输入第三调制器22从而重新设定读出振荡的相应正交分量。与此类似，在第四控制回路中，读出振荡分接信号被第四解调器19解调，通过第四低通滤波器20，并且相应的低通滤波信号一方面输入旋转速率调节器21，其输出信号与瞬时旋转速率成比例，然后作为旋转速率测量结果传入旋转速率输出24，另一方面该信号输入第二调制器18，该调制器对读出振荡的旋转速率分量进行重新设置。如上所述的科式陀螺1可以双谐振的形式和非双谐振的形式运转。如果科式陀螺1以双谐振形式运转，那么读出振荡的频率2就大概等于激励振荡的频率1，同时，相反，在非双谐振的情况下，读出振荡的频率2与激励振荡的频率1不同。在双谐振的情况下，第四低通滤波器20的输出信号包含关于旋转速率的相应信息，同时，在非双谐振的情况下，第三低通滤波器16的输出信号不包括上述信息。为了在不同的双谐振/非双谐振运转模式之间进行转换，设置有双向开关25，该开关可选择性地将第三和第四低通滤波器16、20的输出与旋转速率调节器21和正交调节器17相关联。作为不可避免的制造误差的结果，有必要考虑激励力/重置力/力传感器/分接器与谐振器2的自然振荡之间存在的细微的偏差(也就是说，谐振器2的实际激励模式和读出模式之间)。这就意味着读出振荡分接信号会受到误差的影响。因此，在这种情况下，读出振荡分接信号一部分来自于实际读出振荡，另一部分来自于实际激励振荡。但是，不想要的部分会导致科式陀螺出现大小未知的零点误差，这是由于当读出振荡分接信号被分接时不可能对这两个部分进行区分。
技术实现思路
本专利技术所基于的目标是提供一种可确定上述零点误差的方法。这一目的是通过权利要求1所述的特征实现的。本专利技术也提供了一种如权利要求6所述的科式陀螺。相应的附属权利要求中也包含了对本专利技术思想的有利提炼和改善。根据本专利技术所述，提供了一种确定科式陀螺的零点误差的方法，所述读出振荡的频率(最好是谐振频率)被调制，用于所述科式陀螺的旋转速率控制回路或者正交控制回路的信号与所述读出振荡的频率(谐振频率)的调制同步进行解调，从而获得作为所述零点误差的测量值的辅助信号。然后产生补偿信号，并且该补偿信号传输至所述旋转速率控制回路或者正交控制回路的输入，并且所述补偿信号受控制从而使所述辅助信号的幅值尽可能地小。在这种情况下，术语“谐振器”表示可以被引起振荡的科式陀螺的整个质量系统，也就是说，参照图2，由附图标记2表示的科式陀螺的部分。作为本专利技术的基础的一个主要发现就是旋转速率控制回路/正交控制回路的输出信号随着所述读出振荡的频率的变化而变化，而只有当存在相应的零点误差时所述读出振荡的频率才变化，也就是说，当激励力/重置力/力传感器/分接器与谐振器2的自然振荡之间存在的细微的偏差时。因此，如果对由偏差引起的读出振荡分接信号中的零点误差进行补偿的补偿信号传输入旋转速率控制回路/正交控制回路的输入或者直接传入所述读出振荡分接信号，那么在所述读出振荡的频率出现变化的情况下(尤其是振荡频率出现变化时)，旋转速率控制回路/正交控制回路的输出信号就不会出现任何变化。由于旋转速率控制回路/正交控制回路的输出信号的变化由辅助信号记录，所以零点误差可按照下述方式进行确定和补偿所述补偿信号受控制从而使所述辅助信号(因此也就是所述控制回路的输出信号的变化)尽可能地小。所述读出振荡的频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种补偿科式陀螺（１’）中的零点误差的方法，其中：－读出振荡的频率被调制，－来自用于所述科式陀螺（１’）的旋转速率控制回路或者正交控制回路的输出信号与所述读出振荡的频率的调制同步进行解调，从而获得作为所述零点误差的测量值的辅 助信号，－产生补偿信号，并且该补偿信号传输至所述旋转速率控制回路或者正交控制回路的输入中，并且－所述补偿信号受控制从而使所述辅助信号的幅值尽可能地小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃纳施罗德，
申请(专利权)人：利特夫有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]