一种多陀螺仪的角速度测量方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于测量领域，公开了一种多陀螺仪的角速度测量方法及系统，所述方法包括采集安装在转台上的多个陀螺仪的测量数据xj(i)；根据采集的测量数据xj(i)，选取学习率参数；根据预先获取的多个陀螺仪的权值的初值采集的测量数据xj(i)和所述选取的学习率参数η，对陀螺的权值进行训练；根据所述训练的权值和采集的测量数据，根据y(i)=xT(i)w(i)得到测量值的估计值。本发明实施例通过使用多个陀螺仪对同一转速进行测量，对多个陀螺仪的测量数据进行融合处理，可有效提高测量值的估计值的精度，而且其实时性高；使用多个商用陀螺仪即可得到精确度高的测量值，有利于节省成本。
【专利说明】一种多陀螺仪的角速度测量方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于测量领域，尤其涉及一种多陀螺仪的角速度测量方法及系统。
【背景技术】
[0002] 陀螺是卫星姿态控制系统的重要的测量部件之一，随着微小卫星应用的发展，要 求陀螺重量轻、体积小、成本低。目前的小型化的陀螺的研制尚不够成熟，使高性能微小型 陀螺引的价格非常昂贵。商用微机械陀螺重量轻、体积小、成本低、可获得性好，有利于缩短 微小卫星的研制周期、提高卫星技术水平、降低研制成本。然而商用微机械陀螺精度低、漂 移大直接使用其数据无法达到航天任务的应用需求，因此有必要对陀螺数据进行进一步处 理，提高测量精度和可靠性。
[0003] 现有技术大多针对单个微机械陀螺进行数据处理。如天津大学学报第2003年3月 第36卷第二期公开的一种基于平稳小波变换的陀螺仪信号去噪方法，针对传统小波去噪 效果的局限性，分析了平稳小波与经典小波之间的关系，将平稳小波用于陀螺仪信号去噪， 并与经典小波的去噪结果进行比较；陀螺仪信号经平稳小波去噪后的寻北精度明显优于经 典小波，验证了平稳小波具有较好的去噪效果。但是，其测量方法仍然不能够满足对测量高 精度的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种多陀螺仪的角速度测量方法及系统，以解决现 有技术中使用陀螺仪测量的角速度精度不高的问题，从而使商用微机械陀螺仪能够应用于 卫星应用，并且降低其测量成本。
[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种多陀螺仪的角速度测量方法，所述方法包 括：
[0006] 采集安装在转台上的多个陀螺仪的测量数据\ (i)，所述陀螺仪的个数为m，所述 数据采集的个数为n，其中i=l，2,……n，j=l，2,……m;
[0007] 根据采集的测量数据\(i)，按照如下要求选取学习率参数，其中n为学习率参 数；
【权利要求】
1. 一种多陀螺仪的角速度测量方法，其特征在于，所述方法包括： 采集安装在转台上的多个陀螺仪的测量数据\ (i)，所述陀螺仪的个数为m，所述数据 采集的个数为n，其中i=l，2,……n，j=l，2,……m ; 根据采集的测量数据X1 (i)，
按照如下要求选取学习率参数，其中n为学习率参数； 根据预先获取的多个陀螺仪的权值的初值、采集的测量数据\(i)和所述选取的 学习率参数n，根据vV(/ + i) = \V(/) + ；7⑴x(/')[J⑴-_x; (/)\V(/)]，对陀螺的权值进行训练，其中
根据所述训练的权值和采集的测量数据，根据y(i)=xT⑴w(i)得到测量值的估计值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 对多个陀螺仪的权值的初值根据最小均方算法进行训练。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对多个陀螺仪的权值的初值根据最 小均方算法进行训练的步骤包括： 采集多个陀螺仪的测量数据(i)，所述陀螺仪的个数为m，所述数据采集的个数为n， 其中 i=l, 2,......n，j=l, 2,......m ;
根据得到学习率参数，利用#(l + l) = vV(/) + <XV)[t/(/)-，(小V(/>]对陀螺的权值进行 训练，所述wQXwiQhwJi)，％wm(i)]T，所述d(i)为转台转速参考值； 由y'（i)=x'T⑴w(i)得到测量值的估计值，当测量值的估计值达到稳态时，选取测量 值对应的权值作为权值的初值。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量值的估计值达到稳态为测量值 的估计值达到98%d(i)，其中，所述d(i)为转台转速参考值。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个陀螺仪设置于转台上，所述采集 多个陀螺仪的测量数据x'_(i)的步骤包括： 转台上电，使转台按照恒定转速放置，转台转速记为参考值d ; 在转台转速稳定后，陀螺仪开机，使陀螺的转速输入基准轴平行于被测量的角速度方 向，待陀螺仪有稳定输出后，采集多个陀螺的多组数据Xj(i)，i=l，2,. . . n; j=l，2,. . .m，陀 螺仪个数为m，采集数据点数为n，使采集的数据的估计值能够达到参考值的98%。
6. 根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述方法还包括： 对多个陀螺仪的权值的初值根据基于正交基的神经网络算法对权值的初值进行训练。
7. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述陀螺仪为微机械陀螺仪、音叉陀螺仪。
8. 根据权利要求1所述方法，其特征在于，在所述根据预先获取的多个陀螺 仪的权值的初值#()、采集的测量数据\⑴和所述选取的学习率参数n，根据 w(i + l) = #(f) + "(/)x(/)!/?(7)-x_' (/>V(7)]，对陀螺的权值进行训练之前，所述方法还包括： 采用零偏补偿算法或者小波降噪算法对采集的测量数据进行预处理。
9. 一种多陀螺仪的角速度测量系统，其特征在于，所述系统包括电转台、多个陀螺仪、 陀螺仪数据采集卡、数据处理器，其中，所述电转台上固定设置有陀螺仪且陀螺仪的转速输 入轴平行于电转台转轴，陀螺仪数据采集卡采集陀螺仪数据并发送至数据处理器，所述数 据处理器根据采集的陀螺仪数据I (i)，其中，陀螺仪的个数为m，所述数据采集的个数为n， 其中i=l, 2,......n，j=l, 2,......m ;按照如下要求选取学习率参数，其中n为学习率参数；
根据预先获取的多个陀螺仪的权值的初值 采集的测量数据 A wO、 Xj⑴和所述选取的学习率参数n，根据^G+1) =命(0+--(0*(01>屮)一Xr(C)会(0]，对陀螺的 权值进行训练，其中i=i，2,……n:
;根据所 述训练的权值和采集的测量数据，根据y⑴=Xt⑴w⑴得到测量值的估计值。
10. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电转台为单轴电转台，所述单轴电 转台设置于隔震台上，所述陀螺仪为微机械陀螺仪、音叉陀螺仪。
【文档编号】G01C19/5607GK104330079SQ201310309692
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】孙华苗, 张迎春, 薛力军, 丁强强 申请人:深圳航天东方红海特卫星有限公司