半球谐振陀螺双通道驱动增益不对称误差辨识方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明属于半球谐振陀螺仪领域，尤其涉及一种半球谐振陀螺双通道驱动增益不对称误差辨识方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、半球谐振陀螺仪是一种惯性敏感器件，具有体积小、质量轻、结构简单、寿命长的优点。半球谐振陀螺仪由表头和控制电路组成，表头主要包括半球谐振子和读出激励电极。谐振子与电极之间会有微小间隙，真空下形成电容器，电容的大小反映谐振子与电极之间的距离，电容的变化表征谐振子的振动信息；通过在电极上施加对应谐振频率的激励信号驱动谐振子做二波腹振动。

2、施加在谐振子上的激励信号由配套电路板驱动电路产生，该驱动信号由控制芯片计算输出，经电路放大至电极，对谐振子进行静电激励使其产生微幅振动。在外界旋转情况下，谐振子振动振型会在哥氏力作用下产生进动，同时激励电极力的大小随着方位角的变化要进行调整。控制电极主要分为x电极和y电极，两电极施加控制力的合力维持谐振子的频率锁相、振动幅度和抑制谐振子的正交。由于控制力涉及两个正交力的合成，因此两驱动通道的增益不对称会严重影响到陀螺仪的零偏稳定性，尤其在全角模式下不同方位角会产生不同大小方向的零偏。

3、半球谐振陀螺驱动增益不对称主要由电路放大倍数偏差、激励电极与谐振子间隙不均和激励电极与谐振子正对面积偏差等引起。在陀螺仪正常工作中，控制器将幅度控制力、正交控制力和力平衡控制力正交分解至x电极与y电极，分解后的输出电压经dac和放大电路至电极施加到谐振子上。x和y通道往往存在放大倍数不一致的问题，两电极力在谐振子上合成之后往往与理想方向产生偏差，产生异常的切向力等引起零偏。

4、当前的研究重点在于检测增益不对称误差补偿研究，对于驱动增益不对称的误差补偿研究较少，且公开的通道驱动增益不对称的辨识与补偿方法往往方法较为复杂，并且以线性补偿为主，实现较困难，且难以保证半球谐振陀螺仪两路驱动增益的一致性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半球谐振陀螺双通道驱动增益不对称误差辨识方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术半球谐振陀螺仪双通道驱动增益不对称而引起的零偏误差。

2、本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：

3、一种半球谐振陀螺双通道驱动增益不对称误差辨识方法，包括以下步骤：

4、步骤1：将半球谐振陀螺设置在力平衡模式，按照预设步长在预设振型方位角范围内改变振型方位角，针对每一振型方位角，执行控制采集动作，所述控制采集动作包括：打开第一通道正交控制力并关闭第二通道正交控制力，至第一通道正交控制稳定后采集第一通道单独控制的正交输出力；关闭第一通道正交控制力并打开第二通道正交控制力，至第二通道正交控制稳定后采集第二通道单独控制的正交输出力；

5、步骤2：根据所有振型方位角，以及与每一振型方位角对应的第一通道单独控制的正交输出力和第二通道单独控制的正交输出力，构建关于第一通道和第二通道的正交输出力的驱动增益不对称参数辨识模型，求解所述驱动增益不对称参数辨识模型，得到驱动增益不对称参数。

6、可选地，所述步骤1中，所述预设振型方位角范围包括第一预设振型方位角范围，以及第二预设振型方位角范围，第一预设振型方位角范围的上限值小于第二预设振型方位角范围内的下限值。

7、可选地，所述步骤1中，所述按照预设步长在预设振型方位角范围内改变振型方位角，针对每一振型方位角，执行控制采集动作，具体包括：

8、将振型方位角的起始角度设定为第一预设振型方位角范围的下限值，按照递增预设步长在第一预设振型方位角范围内改变振型方位角，针对第一预设振型方位角范围内的每一振型方位角，执行控制采集动作，并每次在第一预设振型方位角范围内递增预设步长后，判断振型方位角是否大于第一预设振型方位角范围的上限值，若是，将振型方位角的起始角度设定为第二预设振型方位角范围的下限值，按照递增预设步长在第二预设振型方位角范围内改变振型方位角，针对第二预设振型方位角范围内的每一振型方位角，执行控制采集动作，并每次在第二预设振型方位角范围内递增预设步长后，判断振型方位角是否大于第二预设振型方位角范围的上限值，若是，结束步骤1。

9、可选地，第一预设振型方位角范围为[10°,35°]，第二预设振型方位角范围[55°,75°]。

10、可选地，所述预设步长为0.1°-1°。

11、可选地，所述步骤2中，所述驱动增益不对称参数辨识模型的具体表达式为：

12、            （1）

13、其中，为第一通道单独控制的正交输出力，为第二通道单独控制的正交输出力， θ为振型方位角，、和均为驱动增益不对称拟合参数。

14、基于同一构思，本发明还提供一种半球谐振陀螺双通道驱动增益不对称误差辨识装置，所述辨识装置包括：控制执行模块和计算模块，

15、所述控制执行模块用于将半球谐振陀螺设置在力平衡模式，按照预设步长在预设振型方位角范围内改变振型方位角，针对每一振型方位角，执行控制采集动作，所述控制采集动作包括：打开第一通道正交控制力并关闭第二通道正交控制力，至第一通道正交控制稳定后采集第一通道单独控制的正交输出力；关闭第一通道正交控制力并打开第二通道正交控制力，至第二通道正交控制稳定后采集第二通道单独控制的正交输出力，且将每一振型方位角及其对应的第一通道单独控制的正交输出力和第二通道单独控制的正交输出力传输至计算模块，

16、所述计算模块用于根据所有振型方位角，以及与每一振型方位角对应的第一通道单独控制的正交输出力和第二通道单独控制的正交输出力，构建关于第一通道和第二通道的正交输出力的驱动增益不对称参数辨识模型，求解所述驱动增益不对称参数辨识模型，得到驱动增益不对称参数。

17、可选地，所述预设振型方位角范围包括第一预设振型方位角范围，以及第二预设振型方位角范围，第一预设振型方位角范围的上限值小于第二预设振型方位角范围内的下限值，

18、所述控制执行模块包括操作模块、方位角控制模块、执行模块和判断模块，

19、操作模块用于将半球谐振陀螺设置在力平衡模式，再将操作完成信号传输至方位角控制模块，

20、所述方位角控制模块用于在接收操作完成信号后，将振型方位角的起始角度设定为第一预设振型方位角范围的下限值，按照递增预设步长在第一预设振型方位角范围内改变振型方位角，并实时传输至执行模块，

21、执行模块用于针对第一预设振型方位角范围内的每一振型方位角，执行控制采集动作，并将实时振型方位角及其对应的第一通道单独控制的正交输出力和第二通道单独控制的正交输出力传输至计算模块，

22、所述方位角控制模块还用于每次在第一预设振型方位角范围内递增预设步长后，判断振型方位角是否大于第一预设振型方位角范围的上限值，若是，将振型方位角的起始角度设定为第二预设振型方位角范围的下限值，按照递增预设步长在第二预设振型方位角范围内改变振型方位角，

23、执行模块用于针对第二预设振型方位角范围内的每一振型方位角，执行控制采集动作，并将实时振型方位角及其对应的第一通道单独控制的正交输出力和第二通道单独控制的正交输出力传输至计算模块，

24、所述方位角控制模块还用于每次在第二预设振型方位角范围内递增预设步长后，判断振型方位角是否大于第二预设振型方位角范围的上限值，若是，传递启动信号至计算模块。

25、基于同一构思，本发明还提供一种电子设备，包括：

26、存储器，用于存储计算机程序；

27、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述半球谐振陀螺双通道驱动增益不对称误差辨识方法的步骤。

28、基于同一构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述半球谐振陀螺双通道驱动增益不对称误差辨识方法的步骤。

29、与现有技术相比，本发明的优点在于：

30、本发明以力平衡模式将陀螺仪控至设定方位角，两通道正交控制力交替开闭，分别记录两通道在独立正交控制情况下对应的正交控制输出力，以两输出力关系建立误差模型并进行误差参数辨识，以辨识模型与参数进行y通道输出增益补偿。本发明从以下三个方面提升了陀螺仪两路增益的一致性，从而提高了陀螺仪角度敏感的零偏稳定性：

31、1）在同一角度下，以抑制同一频裂的正交力大小差异反映x、y电极驱动力的不对称性，保证了影响因素的单一性，提升辨识的准确性；

32、2）在在不同方位角的不同频裂情况下，进行不同驱动力大小的测试，提升辨识数据样本的多样性；

33、3）以连续多角度频裂抑制测试的x、y电极独立输出补偿力，进行二阶最小二乘补偿参数辨识，提升不同驱动力下补偿的准确性与一致性。