周期性信號輸出陀螺儀的漂移測試方法

王 棟，李 瑞

（淮海工業集團有限公司，長治 046000）

陀螺儀是飛機、導彈、艦船等運載體及慣性導航系統不可缺少的重要元件。隨著航海、航空事業的發展，對運載體的控制和導航精度的要求越來越高。由于陀螺的漂移誤差是整個控制和導航系統的重要誤差源，所以對陀螺儀漂移的測試研究具有越來越重要的意義。

對于陀螺儀來說，漂移是其最重要的指標，該指標的好壞將直接決定陀螺儀對滾轉姿態角的測量準確度，因此陀螺儀漂移的測試尤為重要。原先利用在外環上安裝反射鏡，利用光線反射進行陀螺儀漂移測試的方法已經無法應用于新型陀螺儀，為此研究出一種新的測試系統，可以滿足旋轉條件下、滾轉姿態角信號具備周期性特征的角位置陀螺儀漂移指標的測試。

1 陀螺儀漂移測試系統的原理

將轉臺轉角反饋信號進行360°求余處理，只保留余數，形成新的鋸齒形的周期性信號；提取陀螺儀滾轉姿態信號每個周期內的特定點（比如正弦信號中的最高點、最低點、零點或方波信號中的上跳沿、下跳沿）的時刻t1，t2，t3，……，tn；在處理后的周期性轉臺轉角反饋信號中找出上述各時刻對應的轉角值a1，a2，a3，……，an；將所有的陀螺儀滾轉姿態信號每個周期內特定點對應的轉角值減去其第一個周期特定點對應的轉角值，得到每個周期內特定點對應的轉角變化值d1（=a1-a1），d2（=a2-a1），d3（=a3-a1），……，dn（=an-a1）；由（t1，d1），（t2，d2），（t3，d3），……，（tn，dn）繪制的曲線就是陀螺儀的漂移曲線，可以從漂移曲線中讀取任意時刻的陀螺儀漂移數值，完成陀螺儀漂移測試。

2 陀螺儀漂移測試系統的組成

陀螺儀漂移測試系統組成包括轉臺、電源和信號采集與處理系統，如圖1所示。

圖1 陀螺儀漂移測試系統的組成示意圖

各部分組成的作用：

陀螺儀安裝在轉臺上，轉臺能夠提供用于連接陀螺儀的用于供電、信號傳輸的對接接口以及用于外部供電和信號采集的測試接口，對接接口、測試接口之間通過轉臺內部的滑環連接，轉臺提供轉角反饋信號，該信號的分辨力應不大于陀螺儀漂移測試精度的1/10，例如陀螺儀漂移測試精度為0.1°，則轉角反饋信號的分辨力應為≤0.01°。信號采集與處理系統用于采集陀螺儀輸出的滾轉姿態信號和轉臺的轉角反饋信號，并將兩個信號進行比對處理和計算后，完成對陀螺儀漂移的測試。電源用于啟動陀螺儀并在陀螺儀工作過程中為陀螺儀的姿態測量裝置供電。

3 陀螺儀漂移測試系統工作過程

（1）打開電源，開始啟動陀螺儀并同時給陀螺儀姿態測量裝置供電。

（2）陀螺儀完全啟動完畢后，啟動轉臺使其開始旋轉，同時打開信號采集與處理系統的信號采集軟件，開始采集陀螺儀姿態測量裝置輸出的滾轉姿態信號和轉臺的轉角反饋信號，并開始計時。

（3）到達陀螺儀漂移測試需要的時刻后，停止轉臺旋轉，并將信號采集軟件采集到的數據保存，然后關閉信號采集軟件。

（4）打開信號采集與處理系統的數據處理軟件，按照漂移數據處理算法進行計算，計算完畢后，保存并顯示計算結果。

（5）從處理完畢的漂移曲線中讀取任意時刻的陀螺儀漂移數值。

4 結束語

本文主要介紹了一種陀螺儀漂移測試系統，它由轉臺、信號采集與處理系統組成，可以滿足旋轉條件下、滾轉姿態角信號具備周期性特征的角位置陀螺儀漂移指標的測試，可以應用于慣性導航的研究中。