專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)準(zhǔn)軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的方法以及相應(yīng)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
對(duì)準(zhǔn)軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的方法以及相應(yīng)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
本發(fā)明涉及對(duì)準(zhǔn)具有軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器的慣性單元的方法、以及相應(yīng)的包括 軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器的慣性單元。
背景技術(shù)：
為了確定運(yùn)載工具的朝向，尤其是為了導(dǎo)航飛機(jī)，常見(jiàn)做法是使用包括諸如
半球形鐘振動(dòng)傳感器或Qu叩ason陀螺儀之類(lèi)的軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器的慣性單元。 還知道軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)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(dòng)得以維持但方位聽(tīng)任自由；當(dāng)運(yùn)載工具的朝向
變動(dòng)時(shí)，振動(dòng)相對(duì)于基底的方位就代表該運(yùn)載工具已轉(zhuǎn)過(guò)的角度。
在速率陀螺模式下，振動(dòng)得以維持并且通過(guò)施加合適的電子控制使該振動(dòng)相
對(duì)于其基底的方位保持不變。必需的控制就代表運(yùn)載工具在慣性空間中的旋轉(zhuǎn)速率。
在實(shí)踐中，用于在自由陀螺模式下導(dǎo)航的軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器獲益于有卓越品 質(zhì)的比例因子(Bryan系數(shù))。 導(dǎo)航行程包括兩個(gè)主要階段-
預(yù)備或"對(duì)準(zhǔn)"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(jì)算運(yùn)載工具的瞬時(shí)地理朝向和方 位的基準(zhǔn)。
結(jié)果所得導(dǎo)航的質(zhì)量，尤其是航向計(jì)算的準(zhǔn)確性直接取決于裝配到導(dǎo)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(duì)稱(chēng)振動(dòng)陀螺儀呈現(xiàn)如下特征，其表現(xiàn)出的漂移 誤差是振動(dòng)相對(duì)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(bǔ) 償，但這樣的補(bǔ)償向來(lái)不理想。由此仍有作為方位的函數(shù)的漂移誤差。當(dāng)在導(dǎo)航單 元中使用這樣的陀螺儀時(shí)，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(shí)間的函數(shù)而變動(dòng)。
本發(fā)明基于以下兩個(gè)觀察結(jié)論
41) 陀螺儀在對(duì)準(zhǔn)階段期間的漂移誤差對(duì)導(dǎo)航性能有著尤其大的影響；以及
2) 在對(duì)準(zhǔn)階段期間，運(yùn)載工具并不改變其朝向。
在開(kāi)動(dòng)導(dǎo)航單元時(shí)，振動(dòng)的初始方位是 任意性的，并且其在各次開(kāi)動(dòng)間 可能會(huì)變動(dòng)；與該振動(dòng)方位相關(guān)聯(lián)的漂移誤差由此是可變的并且會(huì)擾動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的質(zhì)
發(fā)明目標(biāo)
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是使漂移誤差對(duì)慣性單元的導(dǎo)航性能的影響最小化。
發(fā)明概要
為達(dá)成此目標(biāo)，本發(fā)明提供一種對(duì)準(zhǔn)具有發(fā)生振動(dòng)的軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器的慣 性單元的方法，該方法包括以下步驟將此振動(dòng)建立在令該傳感器對(duì)其顯現(xiàn)出的 漂移誤差變動(dòng)相對(duì)于對(duì)此振動(dòng)的其他方位的漂移誤差變動(dòng)最小化的方位上。
此過(guò)程使得可以
使緣于傳感器的漂移誤差的對(duì)準(zhǔn)誤差最小化；以及
改善漂移誤差在各次對(duì)準(zhǔn)之間的可重復(fù)性，由此使得可對(duì)其進(jìn)行觀察并因 此可對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)檎駝?dòng)的方位保持相同。
在本發(fā)明的方法的有利實(shí)現(xiàn)中，為對(duì)準(zhǔn)階段期間的振動(dòng)選擇的方位本質(zhì)上是 計(jì)及作為溫度的函數(shù)的漂移誤差變動(dòng)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，為對(duì)準(zhǔn)階段選擇的振動(dòng)方位起先計(jì)及作為溫度 的函數(shù)的漂移誤差變動(dòng)并隨后計(jì)及作為時(shí)間的函數(shù)的漂移誤差變動(dòng)。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種慣性單元，其包括軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器、用于 激勵(lì)該傳感器發(fā)生振動(dòng)的裝置、以及用于將振動(dòng)建立在令該傳感器對(duì)其顯現(xiàn)出的漂 移誤差變動(dòng)與對(duì)此振動(dòng)的其他方位的漂移誤差變動(dòng)相比為最小的方位上的裝置。
附圖簡(jiǎn)述
參考附圖閱讀以下對(duì)本發(fā)明的具體但非限定性實(shí)現(xiàn)的描述后本發(fā)明的其他特 性和優(yōu)點(diǎn)就會(huì)顯現(xiàn)，在附圖中


圖1是沿示出半球形鐘振動(dòng)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(shí)現(xiàn)的框圖。
發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明
參考附圖，所示半球形鐘振動(dòng)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(duì)控制電極4和兩對(duì)檢測(cè)電 極5延伸的底緣也是如此，上述這些電極適當(dāng)?shù)剡B接至控制及檢測(cè)單元6，用于發(fā) 生由圖2中的點(diǎn)劃線代表的、并且方位能由控制單元6控制的振動(dòng)11。
控制及檢測(cè)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(cè)單元接收到的檢測(cè)信號(hào)的基礎(chǔ)上計(jì)算該傳感器的朝向。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)準(zhǔn)階段是通過(guò)用控制信號(hào)激勵(lì)該傳感器來(lái)執(zhí)行的，其中該控 制信號(hào)將結(jié)果所得振動(dòng)定位于儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器構(gòu)件9中的選定方位上。
在所示示例中，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)階段的上述選定方位是在校準(zhǔn)階段IO期間確定 的，校準(zhǔn)階段10優(yōu)選是在車(chē)間中執(zhí)行的并且包括以下步驟在將傳感器保持不動(dòng) 的情況下，用控制信號(hào)13在圖2中由點(diǎn)劃線11和加粗雙向箭頭12代表的多個(gè)相 繼的不同振動(dòng)方位上激勵(lì)該傳感器。對(duì)于每一振動(dòng)方位，通過(guò)在保持振動(dòng)方位控制 恒定的同時(shí)相繼使該傳感器處于互不相同的溫度來(lái)執(zhí)行對(duì)作為溫度的函數(shù)的漂移 誤差變動(dòng)的測(cè)量14。儲(chǔ)存所獲得的對(duì)這些實(shí)際方位的各種測(cè)量，并且隨后執(zhí)行此 種誤差上的這些變動(dòng)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(dòng) 的那個(gè)方位。
當(dāng)作為溫度的函數(shù)的這些漂移誤差變動(dòng)在多個(gè)振動(dòng)方位上相同時(shí)，則在本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，作出執(zhí)行新測(cè)量的規(guī)定，即在這些振動(dòng)方位之中的每一個(gè)上，以 恒定的溫度并且在互不相同的瞬間執(zhí)行新測(cè)量以感測(cè)作為時(shí)間的函數(shù)的漂移誤差 變動(dòng)，并且選擇給出最小漂移誤差變動(dòng)的方位。將最終留存的方位儲(chǔ)存在方位存 儲(chǔ)器構(gòu)件9中供每一對(duì)準(zhǔn)階段后續(xù)使用。在每一對(duì)準(zhǔn)階段期間，直接在所儲(chǔ)存的方 位上建立振動(dòng)。
還優(yōu)選將漂移誤差一一包括其上的變動(dòng)_一建模成溫度的函數(shù)和時(shí)間的函 數(shù)，并且將該模型儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器構(gòu)件9中供向控制及檢測(cè)單元6傳送，以便對(duì)在對(duì) 準(zhǔn)階段期間所取得的測(cè)量作校正。
當(dāng)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(shí)現(xiàn)而不會(huì)超由權(quán)利要求書(shū)所定義的發(fā)明范圍。
具體而言，盡管在優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中作出在優(yōu)先基礎(chǔ)上執(zhí)行對(duì)作為溫度的函數(shù)的漂 移誤差變動(dòng)的選擇的規(guī)定——因?yàn)闇囟纫话闶亲铎`敏的參數(shù)，但是也可以作出直 接在作為時(shí)間的函數(shù)的漂移誤差變動(dòng)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(dòng)最小的方位的規(guī)定。
盡管本發(fā)明是用半球形鐘振動(dòng)傳感器進(jìn)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(duì)稱(chēng)振動(dòng)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(yàn)校準(zhǔn)階段，但也可以令對(duì)準(zhǔn)階段用的振動(dòng)方
位初始是隨機(jī)選擇的并在數(shù)個(gè)行程之后加以修改，從而使得能夠?qū)υ谙嗬^的對(duì)準(zhǔn)階 段期間建立振動(dòng)的這些不同方位的漂移誤差執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析，并且比較所獲得的結(jié) 果，以便最終留存對(duì)準(zhǔn)階段期間最佳的方位。
權(quán)利要求
1. 一種對(duì)準(zhǔn)具有發(fā)生振動(dòng)的軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)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(dòng)建立在令所述傳感器對(duì)其顯現(xiàn)出的漂移誤差變動(dòng)相對(duì)于對(duì)振動(dòng)的其他方位的漂移誤差變動(dòng)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(zhǔn)階段(10)， 所述校準(zhǔn)階段(10)包括以下步驟激勵(lì)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(dòng)，以及對(duì)于每一振動(dòng)方位，測(cè)量作為溫 度的函數(shù)的漂移誤差變動(dòng)(14)，并選擇(15)令漂移誤差變動(dòng)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(zhǔn)階段(10)，所述校準(zhǔn)階段(10)包括以下步驟在恒定的溫度激勵(lì)所述傳感器以導(dǎo)致振動(dòng)在相繼的互不相同的方位上(13)發(fā)生，以及對(duì)于每一方位，測(cè)量在互不相同的瞬間上 的漂移誤差變動(dòng)(14)，并選擇(15)令漂移誤差變動(dòng)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(zhǔn)階段(10)， 所述校準(zhǔn)階段(10)包括以下步驟在互不相同的溫度激勵(lì)所述傳感器以導(dǎo)致其在相繼的互不相同的方位上(13)振動(dòng)，在每一振動(dòng)方位上測(cè)量所述漂移誤差作為溫度的函數(shù)的變動(dòng)；以及通過(guò)在對(duì)這些方位測(cè)量互不相同的瞬間上的漂移誤差變動(dòng)(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(dòng)最小的方 位，來(lái)選擇令漂移誤差變動(dòng)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(zhǔn)階段，所述校 準(zhǔn)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(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器、以及用于激勵(lì)所述傳感器發(fā)生振 動(dòng)的裝置(6)，其特征在于，所述單元進(jìn)一步包括用于在令所述傳感器對(duì)其顯現(xiàn) 出的漂移誤差變動(dòng)與對(duì)振動(dòng)的其他方位的漂移誤差變動(dòng)相比為最小的方位上建立 振動(dòng)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(chǔ)器構(gòu) 件(9)，用于儲(chǔ)存所述令傳感器顯現(xiàn)出具有最小變動(dòng)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(chǔ)存漂移誤差的模型的存儲(chǔ)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(duì)準(zhǔn)具有發(fā)生振動(dòng)的軸對(duì)稱(chēng)振動(dòng)傳感器的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的方法，包括以下步驟將此振動(dòng)建立在令該傳感器對(duì)其顯現(xiàn)出的漂移誤差變動(dòng)相對(duì)于對(duì)此振動(dòng)的其他方位的漂移誤差變動(dòng)為最小的方位上。
文檔編號(hào)G01C19/56GK101501447SQ200780029562
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)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(qǐng)人:薩甘安全防護(hù)公司