金属壳体振动陀螺的多参数温度补偿技术研究

张勇猛，郭锞琛，席 翔，吴宇列

(国防科技大学智能科学学院，湖南 长沙 410073)

0 引言

金属壳体振动陀螺是一种利用壳体弹性波惯性效应测量载体角速度的传感器，具有结构简单、精度高、体积小、可靠性高、寿命长等显著优势，在军用和民用领域都有广阔的应用前景[1-2]。西方发达国家对高精度陀螺仪实施严格的禁运政策。因此，掌握金属壳体振动陀螺的核心技术、提升陀螺精度具有重要意义。

陀螺的温度漂移是指陀螺的输出随着环境温度的变化而出现的趋势性变化。金属壳体振动陀螺的温度漂移是目前制约金属壳体振动陀螺工程化应用的主要因素，也是振动类陀螺普遍面临的重要难题。

温度补偿是提高陀螺温度稳定性的常用方法。国内外许多学者对此进行了研究。研究重点集中在陀螺零偏温度模型的建立。研究人员先后提出了采用线性回归[3-4]、神经网络[5]、模糊算法[6]等多种方法建立模型，对陀螺输出进行补偿。采用零偏温度模型进行时补偿时存在的主要问题是温度的滞回效应。其原因是温度传感器测量的温度与陀螺的真实温度之间不可避免地存在一定的迟滞。

为了克服滞回效应，半球谐振陀螺的研究人员提出了基于零偏频率模型的温度补偿方法[7]。谐振子的谐振频率与温度具有良好的对应关系。因此，可以把谐振子的谐振频率作为补偿基准，建立陀螺输出与频率的数学模型，对陀螺输出进行补偿。由于谐振频率是谐振子本身的固有属性，可以实时反映谐振子本身的温度状态，所以基于零偏频率模型的补偿方法可以有效地减小温度滞回效应的影响，提高温度补偿的精度。……