双激光陀螺高精度单轴旋转测量系统的制作方法

本发明涉及激光陀螺测角技术领域，具体地涉及一种双激光陀螺高精度单轴旋转测量系统。

背景技术：

激光陀螺是一种能够精确的定位运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。特别是在军事应用领域，对激光陀螺的长时间、高精度测量的要求更高。

激光陀螺的原理是利用光程差来测量旋转角速度(sagnac效应)。在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。但激光陀螺存在闭锁效应，即当激光陀螺的旋转角速度较小时，激光陀螺会没有输出，产生闭锁。产生闭锁效应的角速度范围称为闭锁域值。

目前防止闭锁效应的方法主要是将激光陀螺安装在机械抖动装置上，对激光陀螺施加周期性的抖动，防止激光陀螺长时间的陷入闭锁状态。但机械抖动会增加激光陀螺的噪声，而且，机械抖动难以避免很短时间的闭锁，短时间的闭锁产生的误差相累加，也会形成较大的误差。

激光陀螺是一种不依赖外界信号的自主性测角仪器，激光陀螺工作过程中的系统误差和随机误差会随着时间的推移而积累，因而对误差控制的要求更高。当前激光陀螺使用中的测量误差多通过计算机算法加以控制，误差控制效果较差，且对于一些无法通过算法控制的误差如随机误差则显得无能为力。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的误差控制效果差，机械抖动过程中产生误差的问题，提供一种双激光陀螺高精度单轴旋转测量系统，该系统具有不需要机械抖动，能够同时控制系统误差和随机误差的优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种双激光陀螺高精度单轴旋转测量系统，包括基板、第一单轴旋转台、第一激光陀螺、第二单轴旋转台和第二激光陀螺；所述第一单轴旋转台和所述第二单轴旋转台分别安装在所述基板上，并能够以不同的角速度绕各自垂直于所述基板的轴心旋转；所述第一激光陀螺和第二激光陀螺分别固定在所述第一单轴旋转台和所述第二单轴旋转台上；所述第一激光陀螺和第二激光陀螺能够输出测量信息至计算机系统进行处理以得到测角信息。

优选地，所述第一单轴旋转台和所述第二单轴旋转台的旋转方向相反。采取所述第一单轴旋转台和所述第二单轴旋转台反向旋转的设计能够使两个激光陀螺的偏频相差更大。

进一步优选地，所述第一单轴旋转台和所述第二单轴旋转台的旋转速率相同。所述第一单轴旋转台和所述第二单轴旋转台以相同的速率反向旋转，一些外界因素对激光陀螺的干扰在两只激光陀螺在产生相反的影响，通过对两只激光陀螺上的输出信号的综合产生了抵消，增加了系统的抗干扰能力，提高了系统的精度。

进一步地，所述第一单轴旋转台和所述第二单轴旋转台均为匀速旋转。匀速旋转不仅使得对转台的驱动和控制变得更加简单，而且计算机系统去除偏频的方法也更加简单方便。

优选地，所述第一激光陀螺和所述第二激光陀螺的规格相同。相同规格的激光陀螺的系统误差比较接近，在外界因素的影响下产生的误差也比较相近，易于通过技术方法去除。

优选地，所述第一激光陀螺与所述第一单轴旋转台和第二激光陀螺与所述第二单轴旋转台之间均为刚性固定。刚性固定能够避免因减震器变形造成的系统在剧烈运动姿态产生跳变，提高系统的测量精度。

优选地，所述第一激光陀螺和第二激光陀螺输出测量信息至计算机系统进行处理以得到测角信息的方式为，当所述第一激光陀螺和第二激光陀螺中任一激光陀螺处于闭锁状态时，采用另一激光陀螺的输出信息进行处理得到测角信息；否则，将所述第一激光陀螺和第二激光陀螺的输出信息分别进行处理，以二者的平均值作为测角信息。该处理方式不仅避免了激光陀螺的闭锁域值对测角结果带来的影响，还能减轻测量过程中的随机误差和部分系统误差对测量结果的影响，提高系统的测角精度。

通过上述技术方案，本发明的双激光陀螺高精度单轴旋转测量系统，由于采用了以不同角速度旋转的双激光陀螺同步测量，因而两个激光陀螺不可能同时处于闭锁状态，有效避免了闭锁域值对测角结果的影响，也无需对激光陀螺施加机械抖动，减小了机械噪声，提高了测角精度。将激光陀螺固定在匀速旋转的平台上进行测量，在位置信息的累加过程中能够降低部分系统误差，提高测量精度。平均两个激光陀螺所得到的测量结果能够降低测量的随机误差。使用两个相同规格的激光陀螺固定在以相同的速率反向旋转的平台上同时进行测量，能够抵消外界的一些干扰和一些系统误差。激光陀螺与单轴旋转台的刚性联接能够防止缓冲系统变形带来的误差。

附图说明

图1是双激光陀螺高精度单轴旋转测量系统实施例的结构示意图。

附图标记说明

1基板2a第一单轴旋转台

2b第二单轴旋转台3a第一激光陀螺

3b第二激光陀螺

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”所指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

如图1所示，本发明实施例的双激光陀螺高精度单轴旋转测量系统，包括基板1、第一单轴旋转台2a、第一激光陀螺3a、第二单轴旋转台2b和第二激光陀螺3b；第一单轴旋转台2a和第二单轴旋转台2b为高度相等的圆柱形平台，以轴心垂直于基板1的状态安装在基板1上，并能够以不同的角速度绕各自垂直于基板1的轴心旋转；第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b以相同的方式分别固定在第一单轴旋转台2a和第二单轴旋转台2b上；第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b同时输出各自的测量信息，计算机系统对二者的测量信息进行综合处理，得到测角信息。由于第一单轴旋转台2a和第二单轴旋转台2b以不同的角速度旋转，相当于给第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b施加了不同的偏频，因而第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b不可能同时处于闭锁状态，经计算机系统处理后即可排除了激光陀螺的闭锁域值对测量系统的影响，也避免了添加机械抖动机构对测量精度的影响，提高了测量精度。另外，采用两只激光陀螺同时工作的方式能够降低随机误差对测量结果的影响。

在本发明的一些实施例中，第一单轴旋转台2a和第二单轴旋转台2b的旋转方向相反。第一单轴旋转台2a和第二单轴旋转台2b的反向转动使得第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b上的偏频相差更大，同时，相反的偏频还能够使一些特定的干扰对第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b产生相反的影响，从而能够相互抵消。

在本发明的一些实施例中，第一单轴旋转台2a和第二单轴旋转台2b以相同的速率反向旋转，使得第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b在任一时刻处于对称状态。在此状态下，能够抵消更多的误差种类，误差抵消的效果也更好。

在本发明的一些实施例中，第一单轴旋转台2a和第二单轴旋转台2b以相同的速率反向匀速旋转。单轴旋转台的匀速旋转方式使得激光陀螺在旋转路径上的每一个位置所处的时间相同，还能够使得激光陀螺在相互反向的位置上所产生的飘移得以相互抵消。

在本发明的一些实施例中，第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b的规格相同。相同规格的激光陀螺所产生的系统误差较为类似，也容易产生类似的随机误差，便于误差的相互抵消。

在本发明的一些实施例中，第一激光陀螺3a与第一单轴旋转台2a以及第二激光陀螺3b与第二单轴旋转台2b之间均采用刚性固定方式。刚性固定方式能够防止缓冲连接方式中减震器变形而引起的测量误差，提高测量精度。

在本发明的一些实施例中，计算机系统处理第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b所输出的测量信息的方式为，当计算机系统检测到第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b中任一激光陀螺没有输出而处于闭锁状态时，直接采用另一激光陀螺的输出信息进行处理得到测角信息，并直接输出该测角信息。由于本发明中的第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b位于同一平面中，且处于不同的偏频状态，不可能同时处于闭锁状态，因而能够完全避免因锁频而带来的测量误差。当第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b均未处于闭锁状态时，将第一激光陀螺3a和第二激光陀螺3b的输出信息分别进行处理得到测角信息，并输出两个激光陀螺的测角信息的平均值。该平均值中的随机误差得到了抑制，部分系统误差得到了抵消，测角精度更高。

综上所述，本发明的双激光陀螺高精度单轴旋转测量系统，由于在同一平面上采用了两只不同偏频状态的激光陀螺进行测角，有效地避免的因激光陀螺处于闭锁状态而导致的测量误差，而且可以省去复杂的机械抖动结构，降低了由机械抖动机构引起的测量误差和噪声，提高了系统的测角精度。第一单轴旋转台2a和第二单轴旋转台2b以相同的速率反向匀速旋转，使得第一单轴旋转台2a上的第一激光陀螺3a和第二单轴旋转台2b上的第二激光陀螺3b始终处于对称状态，且在旋转过程中的每个位置上所处的时间相等，能够有效地抑制随机误差和在时间、空间上抵消包括激光陀螺漂移在内的系统误差，从另一个方面进一步提高系统的测角精度。单轴旋转台和激光陀螺之间的刚性固定方式能够避免减震器变形而引起的运动姿态的跳变，减少由此而引起的测角误差。通过计算机系统对两只激光陀螺的输出状态进行统合处理后，测量系统的误差得到了明显的抑制，测角精度提高明显。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”意指结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，其示意性表述不必须针对的是相同的实施例。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。