一種半球諧振陀螺的驅動電極誤差的補償方法和相關裝置

本技術涉及精密儀器領域，特別是涉及一種半球諧振陀螺的驅動電極誤差的補償方法和相關裝置。

背景技術：

1、半球諧振陀螺是一種高精度、高可靠和長壽命的新型固態陀螺儀，由諧振子和電極基座兩部分組成。諧振子是半球諧振陀螺的主體，其形狀類似于一個半球形的薄殼；電極基座是一個包含多個電極的支撐結構，用于與諧振子相互作用。諧振子的表面覆蓋一層導電材料，與電極基座上的電極形成靜電電容。這種電容結構允許通過施加電信號來激勵諧振子進行振動，同時也可以通過檢測電容的變化來監測諧振子的運動狀態。

2、由于諧振子與電極基座在裝配過程中不可避免地會出現諧振子支撐柱偏心誤差和諧振子支撐柱傾角誤差，導致在半球諧振陀螺的驅動端存在電極偏移角誤差和電極增益誤差。本技術中將驅動端的電極偏移角誤差和電極增益誤差統稱為驅動電極誤差。驅動電極誤差的存在，嚴重影響半球諧振陀螺的測量精度。

3、因此，需要一種解決方案，對驅動電極誤差進行補償，提高半球諧振陀螺的精度和穩定性。

技術實現思路

1、基于上述問題，本技術提供了一種半球諧振陀螺的驅動電極誤差的補償方法，用以對半球諧振陀螺的電極驅動誤差進行補償，提高半球諧振陀螺的精度和穩定性。

2、本技術實施例公開了如下技術方案：

3、第一方面，本技術公開了一種半球諧振陀螺的驅動電極誤差的補償方法，所述驅動電極誤差包括電極增益誤差，所述方法包括：

4、獲取第一曲線，所述第一曲線指示驅動電極誤差補償矩陣中增益誤差補償系數與半球諧振陀螺的駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數呈線性關系；所述增益誤差補償系數用于表征所述電極增益誤差的大小；

5、在所述第一曲線中，確定出所述駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數為0時，所述增益誤差補償系數的數值，作為目標增益誤差補償系數；

6、通過所述目標增益誤差補償系數，實現對所述電極增益誤差的補償。

7、在一種可選的實現方式中，所述驅動電極誤差還包括電極偏移角誤差；所述電極偏移角誤差包括電極偏移角第一誤差和電極偏移角第二誤差，在獲取所述目標增益誤差補償系數后，所述方法還包括：

8、獲取第二曲線，所述第二曲線指示所述驅動電極誤差補償矩陣中偏移角誤差補償系數的變化量與所述駐波方位角的角速度的s?in4θ分量的系數呈線性關系；所述偏移角誤差補償系數的變化量是電極偏移角第一誤差補償系數和電極偏移角第二誤差補償系數的差；所述電極偏移角第一誤差補償系數用于表征所述電極偏移角第一誤差的大小；所述電極偏移角第二誤差補償系數用于表征所述電極偏移角第二誤差的大小；所述偏移角誤差補償系數的變化量用于表征所述電極偏移角誤差的大小；

9、在所述第二曲線中，確定所述駐波方位角的角速度的s?in4θ分量的系數為0時，所述偏移角誤差補償系數的變化量的數值；

10、基于所述偏移角誤差補償系數的變化量的數值和目標方程組，得到目標電極偏移角第一誤差補償系數和目標電極偏移角第二誤差補償系數；所述目標方程組指示增益誤差補償系數和偏移角誤差補償系數的關系；

11、通過所述目標電極偏移角第一誤差補償系數和所述目標電極偏移角第二誤差補償系數，實現對所述電極偏移角第一誤差的補償和所述電極偏移角第二誤差的補償。

12、在一種可選的實現方式中，所述獲取第一曲線，包括：

13、獲取第一公式；所述第一公式表征駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數和驅動電極誤差補償矩陣中增益誤差補償系數間的關系；

14、獲取多組第一樣本數據；每組所述第一樣本數據包括增益誤差補償系數的樣本值和與該增益誤差補償系數的樣本值對應的駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數的樣本值；

15、利用所述多組第一數據對所述第一公式進行線性擬合，得到所述第一曲線。

16、在一種可選的實現方式中，所述獲取第二曲線，包括：

17、獲取第二公式，所述第二公式表征驅動電極誤差補償矩陣中偏移角誤差補償系數的變化量、增益誤差補償系數、駐波方位角的角速度的s?in4θ分量的系數、電極偏移角第一誤差和電極偏移角第二誤差間的關系；

18、將所述目標增益誤差補償系數代入到所述第二公式中，得到目標第二公式；

19、獲取多組第二樣本數據；每組所述第二樣本數據包括偏移角誤差補償系數的變化量的樣本值和與該偏移角誤差補償系數的變化量的樣本值對應的駐波方位角的角速度的sin4θ分量的系數的樣本值；

20、利用所述多組第二樣本數據對所述目標第二公式進行線性擬合，得到所述第二曲線。

21、在一種可選的實現方式中，所述第一公式的獲取步驟，包括：

22、在無外界角速度輸入的狀態下，獲取通過諧波平衡法求解得到的半球諧振陀螺的駐波方位角的角速度的表達式，作為初始表達式；

23、將第一虛擬旋轉力代入到所述初始表達式，獲得第一中間表達式；

24、將第二虛擬旋轉力代入到所述初始表達式，獲得第二中間表達式；

25、將所述第一中間表達式和所述第二中間表達式作差，得到參考公式；

26、將驅動電極誤差補償矩陣引入所述參考公式中，得到目標公式；

27、所述目標公式中駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數的表達式作為所述第一公式。

28、在一種可選的實現方式中，所述得到目標公式后，所述方法還包括：

29、將所述目標公式中駐波方位角的角速度的s?in4θ分量的系數的表達式作為所述第二公式。

30、第二方面，本技術公開了一種半球諧振陀螺的驅動電極誤差的補償裝置，包括：

31、第一曲線獲取模塊，用于獲取第一曲線，所述第一曲線指示驅動電極誤差補償矩陣中增益誤差補償系數與半球諧振陀螺的駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數呈線性關系；所述增益誤差補償系數用于表征所述電極增益誤差的強度；

32、第一系數確定模塊，用于在所述第一曲線中，確定出所述駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數為0時，所述增益誤差補償系數的數值，作為目標增益誤差補償系數；

33、電極增益誤差補償模塊，用于通過所述目標增益誤差補償系數，實現對所述電極增益誤差的補償。

34、在一種可選的實現方式中，所述裝置還包括：

35、第二曲線獲取模塊，用于獲取第二曲線，所述第二曲線指示所述驅動電極誤差補償矩陣中偏移角誤差補償系數的變化量與所述駐波方位角的角速度的s?in4θ分量的系數呈線性關系；所述偏移角誤差補償系數的變化量是電極偏移角第一誤差補償系數和電極偏移角第二誤差補償系數的差；所述電極偏移角第一誤差補償系數用于表征所述電極偏移角第一誤差的大小；所述電極偏移角第二誤差補償系數用于表征所述電極偏移角第二誤差的大小；所述偏移角誤差補償系數的變化量用于表征所述電極偏移角誤差的大小；

36、第二系數確定模塊，用于在所述第二曲線中，確定所述駐波方位角的角速度的sin4θ分量的系數為0時，所述偏移角誤差補償系數的變化量的數值；

37、第三系數確定模塊，用于基于所述偏移角誤差補償系數的變化量的數值和目標方程組，得到目標電極偏移角第一誤差補償系數和目標電極偏移角第二誤差補償系數；所述目標方程組指示增益誤差補償系數和偏移角誤差補償系數的關系；

38、電極偏移角誤差補償模塊，用于通過所述目標電極偏移角第一誤差補償系數和所述目標電極偏移角第二誤差補償系數，實現對所述電極偏移角第一誤差的補償和所述電極偏移角第二誤差的補償。

39、第三方面，本技術提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現第一方面任一實現方式介紹的方法的步驟。

40、第四方面，本技術提供了一種電子設備，包括：

41、存儲器，其上存儲有計算機程序；

42、處理器，用于執行所述存儲器中的所述計算機程序，以實現第一方面任一實現方式介紹的方法的步驟。

43、相較于現有技術，本技術具有以下有益效果：

44、本技術公開了一種半球諧振陀螺的驅動電極誤差的補償方法，包括：獲取第一曲線；在第一曲線中，確定出駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數為0時，增益誤差補償系數的數值，作為目標增益誤差補償系數；通過目標增益誤差補償系數，實現對電極增益誤差的補償。

45、由于第一曲線指示驅動電極誤差補償矩陣中增益誤差補償系數與半球諧振陀螺的駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數呈線性關系，因而當半球諧振陀螺的駐波方位角的角速度的cos4θ分量的系數為0時，增益誤差補償系數可以將驅動電極增益誤差完全補償。

46、這樣，可以高效準確地確定電極增益誤差最小時對應的增益誤差補償系數，即目標增益誤差補償系數。通過目標增益誤差補償系數，可以實現對電極增益誤差的補償，可以提高半球諧振陀螺的精度和穩定性。