周期性信号输出陀螺仪的漂移测试方法

王 栋，李 瑞

（淮海工业集团有限公司，长治 046000）

陀螺仪是飞机、导弹、舰船等运载体及惯性导航系统不可缺少的重要元件。随着航海、航空事业的发展，对运载体的控制和导航精度的要求越来越高。由于陀螺的漂移误差是整个控制和导航系统的重要误差源，所以对陀螺仪漂移的测试研究具有越来越重要的意义。

对于陀螺仪来说，漂移是其最重要的指标，该指标的好坏将直接决定陀螺仪对滚转姿态角的测量准确度，因此陀螺仪漂移的测试尤为重要。原先利用在外环上安装反射镜，利用光线反射进行陀螺仪漂移测试的方法已经无法应用于新型陀螺仪，为此研究出一种新的测试系统，可以满足旋转条件下、滚转姿态角信号具备周期性特征的角位置陀螺仪漂移指标的测试。

1 陀螺仪漂移测试系统的原理

将转台转角反馈信号进行360°求余处理，只保留余数，形成新的锯齿形的周期性信号；提取陀螺仪滚转姿态信号每个周期内的特定点（比如正弦信号中的最高点、最低点、零点或方波信号中的上跳沿、下跳沿）的时刻t1，t2，t3，……，tn；在处理后的周期性转台转角反馈信号中找出上述各时刻对应的转角值a1，a2，a3，……，an；将所有的陀螺仪滚转姿态信号每个周期内特定点对应的转角值减去其第一个周期特定点对应的转角值，得到每个周期内特定点对应的转角变化值d1（=a1-a1），d2（=a2-a1），d3（=a3-a1），……，dn（=an-a1）；由（t1，d1），（t2，d2），（t3，d3），……，（tn，dn）绘制的曲线就是陀螺仪的漂移曲线，可以从漂移曲线中读取任意时刻的陀螺仪漂移数值，完成陀螺仪漂移测试。

2 陀螺仪漂移测试系统的组成

陀螺仪漂移测试系统组成包括转台、电源和信号采集与处理系统，如图1所示。

图1 陀螺仪漂移测试系统的组成示意图

各部分组成的作用：

陀螺仪安装在转台上，转台能够提供用于连接陀螺仪的用于供电、信号传输的对接接口以及用于外部供电和信号采集的测试接口，对接接口、测试接口之间通过转台内部的滑环连接，转台提供转角反馈信号，该信号的分辨力应不大于陀螺仪漂移测试精度的1/10，例如陀螺仪漂移测试精度为0.1°，则转角反馈信号的分辨力应为≤0.01°。信号采集与处理系统用于采集陀螺仪输出的滚转姿态信号和转台的转角反馈信号，并将两个信号进行比对处理和计算后，完成对陀螺仪漂移的测试。电源用于启动陀螺仪并在陀螺仪工作过程中为陀螺仪的姿态测量装置供电。

3 陀螺仪漂移测试系统工作过程

（1）打开电源，开始启动陀螺仪并同时给陀螺仪姿态测量装置供电。

（2）陀螺仪完全启动完毕后，启动转台使其开始旋转，同时打开信号采集与处理系统的信号采集软件，开始采集陀螺仪姿态测量装置输出的滚转姿态信号和转台的转角反馈信号，并开始计时。

（3）到达陀螺仪漂移测试需要的时刻后，停止转台旋转，并将信号采集软件采集到的数据保存，然后关闭信号采集软件。

（4）打开信号采集与处理系统的数据处理软件，按照漂移数据处理算法进行计算，计算完毕后，保存并显示计算结果。

（5）从处理完毕的漂移曲线中读取任意时刻的陀螺仪漂移数值。

4 结束语

本文主要介绍了一种陀螺仪漂移测试系统，它由转台、信号采集与处理系统组成，可以满足旋转条件下、滚转姿态角信号具备周期性特征的角位置陀螺仪漂移指标的测试，可以应用于惯性导航的研究中。