[go: up one dir, main page]

FI92107C - Method and apparatus for determining real-time offset for angular velocity transducers - Google Patents

Method and apparatus for determining real-time offset for angular velocity transducers Download PDF

Info

Publication number
FI92107C
FI92107C FI924096A FI924096A FI92107C FI 92107 C FI92107 C FI 92107C FI 924096 A FI924096 A FI 924096A FI 924096 A FI924096 A FI 924096A FI 92107 C FI92107 C FI 92107C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
sensors
angular velocity
sensor
offset
additional
Prior art date
Application number
FI924096A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI924096A0 (en
FI924096L (en
FI92107B (en
Inventor
Kari Rintanen
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Kari Rintanen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen, Kari Rintanen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI924096A priority Critical patent/FI92107C/en
Publication of FI924096A0 publication Critical patent/FI924096A0/en
Publication of FI924096L publication Critical patent/FI924096L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI92107B publication Critical patent/FI92107B/en
Publication of FI92107C publication Critical patent/FI92107C/en

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

9210792107

Offsetin reaaliaikainen måaritysmenetelmå jaf laitteisto kulmanopeusantureita vårtenOffset real-time measurement method jaf hardware for angular velocity sensors

Keksinnon kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen offsetin reaaliaikainen måaritysmenetelmå.The invention relates to a real-time offset measurement method according to the preamble of claim 1.

55

Keksinnon kohteena on myos laitteisto offsetin reaaliaikaiseksi måarittamiseksi erityisesti Strapdown-kulmanopeusanturilaitteistoissa.The invention also relates to an apparatus for real-time offset determination, in particular in Strapdown angular velocity sensor apparatus.

Keksintoå kåytetåan inertianavigoinnin (Inertial navigation systems, Strapdown systems), 10 inertia- ja kulmanopeusantureiden (rate gyroscopes, rate transducers) ja asennon måari-tyksen (Vertical and Azimuth reference Unit) yhteydesså.The invention is used in connection with inertial navigation systems (Strapdown systems), inertial and angular velocity sensors (rate gyroscopes, rate transducers) and position determination (Vertical and Azimuth reference Unit).

Keksinto ei nimenomaisesti kohdistu stabiloituun tasoon perustuviin asennointiyksikoihin (Stabilized platforms, Gimballed systems). Nåiden asennointiyksikoiden toimintaperiaate 15 on olennaisesti erilainen kuin Strapdown-yksikoiden.The invention does not explicitly apply to Stabilized platforms (Gimballed systems). The principle of operation of these mounting units 15 is substantially different from that of the Strapdown units.

Kulmanopeusantureita ovat mittalaitteet, jotka mittaavat pyorimis- eli kulmanopeutta tietyn akselin ympåri. Vapaan kappaleen pyorimisen mittaukseen soveltuvat anturit perustuvat useimmiten massan hitauteen (inertiaan). Tyypillisimpiå inertia-kul-20 manopeusantureita ovat gyroskoopit (rate gyroscope), kaasusuihku-anturit (gas rate transducer), pietsosåhkoiset våråhtelevåt kulmanopeusanturit (piezoelectric vibrating gyroscope) sekå optiset gyroskoopit. Optiset gyroskoopit eivåt tarkkaan ottaen perustu . massan hitauteen (koska liikkeesså on valonsade), mutta ne yleenså luetaan inertiakom- ponentteihin.Angular velocity sensors are measuring devices that measure the rotational or angular velocity around a certain axis. Sensors suitable for measuring the rotation of a free body are most often based on the inertia of the mass. The most typical inertia-angle-20 speed sensors are gyroscopes, gas rate transducers, piezoelectric vibrating gyroscopes, and optical gyroscopes. Optical gyroscopes are not strictly based. to the slowness of the mass (because there is light rain in motion), but they are usually counted as inertial components.

2525

Inertia-kulmanopeusantureiden yleisin kåyttokohde on vapaasti liikkuvan kappaleen (esim. lentokone, laiva tai ajoneuvo) asennon mååritys kolmidimensioisessa avaruudessa. Tålloin tavallisesti asennetaan kolme kulmanopeusanturia suorakulmaisesti toisiinsa nåhden mittaamaan kappaleen pyorimisnopeutta kunkin pyoråhdysakselin (x,y,z) ympåri (Strap-30 down unit). Kokonaispyorimistå integroimalla lasketaan asentotieto kullakin hetkellå.The most common use of inertia angular velocity sensors is to determine the position of a freely moving object (eg an airplane, ship or vehicle) in three-dimensional space. In this case, three angular velocity sensors are usually mounted at right angles to each other to measure the rotational speed of the body around each axis of rotation (x, y, z) (Strap-30 down unit). By integrating the total rotation, the position information is calculated at each moment.

Suurimmat virhelåhteet asennon måarityksessa ovat: - anturien offsetvirhe, 92107 2 - anturien vahvistusvirhe, - anturien epålineaarisuus ja 5 - anturien asennuksen suuntavirhe.The main sources of error in position determination are: - sensor offset error, 92107 2 - sensor gain error, - sensor nonlinearity and 5 - sensor installation direction error.

Nåistå offsetvirhe on ylivoimaisesti suurin virhelåhde. Mikali offsetvirhettå ei kompen-soida, kertyy asentoestimaattiin kumuloituva virhe riippumatta kohteen liikkeestå. Tålloin asentotieto on varsin pian kåyttokelvoton.Of these, the offset error is by far the largest source of error. If the offset error is not compensated, an error accumulates in the position estimate, regardless of the movement of the object. In this case, the position information will soon be unusable.

1010

Offsetvirheet ovat luonnollisesti suurimmat halvan hintaluokan kulmanopeusantureissa ja pienenevåt siirryttåesså kalliimpiin antureihin.Offset errors are, of course, greatest in low-cost angular velocity sensors and decrease when switching to more expensive sensors.

Offsetvirheiden mittaus ja kompensointi on ongelmallista, koska virheet muuttuvat 15 låmpotilan mukaan seka myos påivåstå toiseen. Nåin olien offsetvirheitå ei voida måårittåå tarkasti etukåteen esim. laboratorio-olosuhteissa, vaan on kyettåvå reaaliai-kaiseen virheiden estimointiin.Measuring and compensating for offset errors is problematic because the errors vary according to the 15 temperature conditions and also from one day to the next. Thus, offset errors cannot be accurately determined in advance, for example in laboratory conditions, but must be able to estimate errors in real time.

Aikaisemmat tekniikat 20Previous techniques 20

Yksinkertainen tunnettu menetelmå Strapdown-asennointiyksikon offsetien måarittamiseksi ’ ‘ maakulkuneuvoilla on pysayttaa ajoneuvo sopivin vålein ja mitata anturien nåyttåmiå ' * · keskiarvoistaen sopivan ajan yli. Tålloin on kuitenkin huomioitava maapallon kiertoliike ja ajoneuvon sijainti seka suunta maapallolla. Menetelmå ei luonnostaan sovi lentåville tai 25 vedesså kulkeville ajoneuvoille. Ajoneuvon pysåyttåminen håiritsee myos normaalia toimintaa.A simple known method for determining the offsets of a strapdown positioning unit is ‘‘ land vehicles have to stop the vehicle at suitable intervals and measure the sensor readings ’* · averaging over a suitable time. In this case, however, the rotation of the earth and the position of the vehicle as well as the direction on the earth must be taken into account. The method is inherently unsuitable for flying or waterborne vehicles. Stopping the vehicle also interferes with normal operation.

Toinen tunnettu menetelmå soveltuu pyorivåroottorisille gyroskoopeille ja perustuu roottorin pyorintånopeuden modulointiin tunnetulla taajuudella. Kyseinen menetelmå ei 30 kuitenkaan sovellu muun tyyppisille kulmanopeusantureille, kuten optisille gyroskoopeille, våråhtelygyroskoopeille tai kaasusuihkuantureille.Another known method is suitable for rotary gyroscopes and is based on modulating the rotational speed of the rotor at a known frequency. However, this method is not suitable for other types of angular velocity sensors, such as optical gyroscopes, oscillation gyroscopes, or gas jet sensors.

3 ' 921073 '92107

Muut tunnetut menetelmåt perustuvat useimmiten useamman kiinteåsti asennetun ylimåå-råisen kulmanopeusanturin nåyttåmien vertailuun, keskiarvoistamiseen tai åaneståmis-menettelyihin. Nåmå menetelmåt eivåt kuitenkaan mååritå offsetien arvoja, vaan antavat ainoastaan arvion offsetvirheiden suuruusluokasta.Other known methods are most often based on the comparison, averaging, or prediction procedures of a plurality of permanently mounted additional angular velocity sensors. However, these methods do not determine the values of the offsets, but only give an estimate of the magnitude of the offset errors.

5 Tåmån keksinnon tarkoituksena on poistaa edellå kuvatun tekniikan puutteellisuudet ja aikaansaada aivan uudentyyppinen offsetin reaaliaikainen mååritysmenetelmå ja laitteisto kulmanopeusantureita vårten.The object of the present invention is to eliminate the shortcomings of the above-described technique and to provide a completely new type of real-time offset measurement method and apparatus for angular velocity sensors.

10 Keksinto perustuu siihen, ettå ainakin yhden ylimååråisen an turin mittaussuuntaa kiintei-siin antureihin nåhden muutetaan toiminnan aikana. Liikuttaminen toteutetaan esimerkiksi kahden askelmoottorin avulla.The invention is based on the fact that the measuring direction of at least one additional an Tur with respect to the fixed sensors is changed during operation. The movement is carried out, for example, by means of two stepper motors.

Tåsmållisemmin sanottuna keksinnon mukaiselle menetelmålle on tunnusomaista se, mikå 15 on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.

Keksinnon mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikå on esitetty patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa.The apparatus according to the invention, in turn, is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 4.

20 Keksinnon avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

Askelmoottoreilta (tai muulta liikutteluelimeltå) ei vaadita erikoista tarkkuutta liikkeen tai asemoinnin suhteen. Myoskåån kiertyvån anturin tietynhetkistå asentoa ei tarvitse tarkkaan mitata. Anturien asennuksen suuntavirheet tai lineaariset vahvistusvirheet eivåt 25 vaikuta offsetin måaritystarkkuuteen. Keksinto sopii kaikille inertia-anturityypeille.Step motors (or other actuating means) are not required to be particularly precise in terms of movement or positioning. The current position of the rotating sensor does not need to be accurately measured. Sensor installation directional errors or linear gain errors do not affect the offset measurement accuracy. The invention is suitable for all types of inertia sensors.

Offsetin mååritys tapahtuu ajoneuvon liikkeen aikana. Offsetin mååritys ei håiritse asennonmååritystå.The offset is determined while the vehicle is moving. Offset measurement does not interfere with position measurement.

Keksintoå ryhdytåån seuraavassa låhemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten 30 suoritusesimerkkien avulla.The invention will now be examined in more detail with the aid of embodiments 30 according to the accompanying figures.

Kuvio 1 esittåå perspektiivikuvantona yhtå keksinnon mukaista jåijestelyå.Figure 1 shows a perspective view of one arrangement according to the invention.

4 921074 92107

Kuvio 2 esittaa keksinnon mukaisen laitteiston kiinteiden antureiden suuntavektoreita.Figure 2 shows the direction vectors of the fixed sensors of the apparatus according to the invention.

Kuvio 3 esittaa keksinnon mukaisen liikuteltavan anturin suuntavektoreita.Figure 3 shows the direction vectors of a mobile sensor according to the invention.

5 Kuviot 4a-4d esittavåt vaihtoehtoista keksinnon mukaista jåijestelyå muuteltavan anturin eri asennoissa.Figures 4a-4d show an alternative arrangement according to the invention in different positions of the variable sensor.

Kuvio 5 esittaa keksinnon mukaisen laitteiston lohkokaaviota.Figure 5 shows a block diagram of the apparatus according to the invention.

10 Kuvio 6 esittaa keksinnon mukaista toimintasekvenssiå.Figure 6 shows an operating sequence according to the invention.

Kuvio 7 esittaa vaihtoehtoista keksinnon mukaista limitettyå toimintasekvenssiå.Figure 7 shows an alternative interleaved sequence of action according to the invention.

Kuvio 8 esittaa keksinnon mukaista tietovuokaaviota.Figure 8 shows a data flow diagram according to the invention.

1515

Kolme kulmanopeusanturia mittaa kappaleen kulmanopeusvektorin teoriassa yksikasit-teisesti. Kun systeemiin lisataan ylimåaraisiå antureita, saadaan ylimååråisiå mittauksiaja redundanssiyhtåloitå, joiden avulla voidaan laskea anturien vahvistus- ja offsetpara-metreja. Aina kun systeemiin lisataan yksi anturi lisaa, esitetaån kuitenkin myos yksi 20 tuntematon vahvistus- ja offsetparametri lisaa. Nåinollen, kiinteitå antureita lisååmållå yhtåloistå ei saada ratkeavia.The three angular velocity sensors measure the angular velocity vector of an object in detail in theory. When additional sensors are added to the system, additional measurements and redundancy equations are obtained, which can be used to calculate the gain and offset parameters of the sensors. However, each time one Add sensor is added to the system, one additional 20 gain and offset parameter Add is also displayed. Thus, adding fixed sensors from the equations cannot be solved.

Ongelma våltetåån kuvion 1 mukaisesti mittaamalla kiinteiden, mittauskohteeseen 5 kiinteasti kiinnitettyjen anturien 1 - 3 lisaksi yhdellå (tai useammalla) liikuteltavalla 25 kulmanopeusanturilla 4 kappaleen 5 pyorimistå useassa eri asennossa suhteessa kiinteisiin antureihin 1-3. Nåin saadaan lisaa riippuvuusyhtåloitå anturien mittausten vålille, mutta ei esitetå uusia tuntemattomia parametreja. Eri asennoissa tehdyt mittaukset voidaankin tulkita useilla tåysin identtisillå antureilla tehdyiksi mittauksiksi. Kehykseen 7 on kytketty ensimmåinen askelmoottori 8, jonka akselille on kytketty liikuteltava anturi 4. Mittaus-30 kohteeseen 5 puolestaan on kiinnitetty toinen askelmoottori 6, jonka akseliin kehys 7 puolestaan on kiinnitetty, jolloin kehystå 7 voidaan siis pyorittåå toisen askelmoottorin 6 *. akselin ympåri. Moottorien 6 ja 8 akselit ovat kohtisuorassa toisiinsa nåhden. Kehysta 7 5; 92107 voidaan siis liikutella ensimmåisen askelmoottorin 6 avulla ja puolestaan kehykseen 7 kiinnitetyn toisen askelmoottorin 8 avulla voidaan liikuteltava anturi 4 asettaa haluttuun mielivaltaiseen asentoon. Mittaussuuntien lukumåårå on nåin rajoittamaton.According to Figure 1, the problem is avoided by measuring, in addition to the fixed sensors 1 to 3 fixedly attached to the measuring object 5, one (or more) movable angular velocity sensors 4 rotating the body 5 in several different positions relative to the fixed sensors 1-3. This gives Add dependence equations between sensor measurements, but does not present any new unknown parameters. Measurements made in different positions can therefore be interpreted as measurements made with several completely identical sensors. A first stepper motor 8 is connected to the frame 7, on the shaft of which a movable sensor 4 is connected. A second stepper motor 6 is attached to the measuring object 30, to the shaft of which the frame 7 is attached, so that the frame 7 can be rotated by a second stepper motor 6 *. around the axis. The axes of the motors 6 and 8 are perpendicular to each other. Frame 7 5; 92107 can thus be moved by means of the first stepper motor 6 and in turn by means of the second stepper motor 8 fixed to the frame 7 the movable sensor 4 can be set to the desired arbitrary position. The number of measuring directions is thus unlimited.

5 Vaihtoehtoinen, kuvioiden 3 ja 4a - 4d mukainen tapa toteuttaa anturin 4 liikuttelu on kåyttåå kahta kaksiasentoista kiertomagneettia 40 ja 41 (tai mitå tahansa kiertyvåå relettå), joilla voidaan toteuttaa neliasentoinen suuntaus. Kun kiertomagneettien 40 ja 41 kiertoakselit suunnataan 135 asteen kulmaan toisiinsa nåhden ja valitaan Z-akselin kiertokulmaksi 180 astetta ja vinon akselin kiertokulmaksi likimåårin 110 astetta, saadaan 10 kuvioiden 4a - 4d mukainen jåijestely, jossa liikkuvan anturin 4 suuntaukset vastaavat såånnollisen nelitahokkaan kulmia kuvion 3 ja kaavojen 16-19 mukaisesti.An alternative way of realizing the movement of the sensor 4 according to Figures 3 and 4a to 4d is to use two two-position rotating magnets 40 and 41 (or any rotating relay) with which a four-position orientation can be realized. When the axes of rotation of the rotating magnets 40 and 41 are oriented at an angle of 135 degrees to each other and the Z-axis rotation angle is 180 degrees and the oblique axis rotation angle is approximately 110 degrees, an arrangement according to Figs. 4a to 4d is obtained. 16-19.

Liikutteluelimiltå ei vaadita tarkkuutta kiertoliikkeen tai kiertonopeuden suhteen, sillå anturilla 4 ei suoriteta mittauksia asennon muutoksen aikana. Liikutteluelimilta ei vaadita 15 myoskåån tarkkuutta kulman asemoinnin suhteen, sillå menetelmå ei perustu anturin tarkkaan suuntaukseen, vaan anturin todellinen suuntaus estimoidaan mittausten perusteel-la. Ainoa oleellinen vaatimus on liikutteluelimen 6 ja 8, tai 40 ja 41 riittåvå tukevuus, sillå kiertyvå anturi 4 ei saa liikkua rungon 5 suhteen mittauksen aikana.The actuators are not required to be accurate in terms of rotational speed or rotational speed, as no measurements are made with the sensor 4 during the change of position. The actuators are also not required to have an accuracy in positioning the angle, since the method is not based on the exact orientation of the sensor, but the actual orientation of the sensor is estimated on the basis of the measurements. The only essential requirement is sufficient strength of the actuating member 6 and 8, or 40 and 41, since the rotating sensor 4 must not move relative to the body 5 during the measurement.

20 Laitteiston lohkokaaviossa kuvion 5 mukaisesti ja kuvioon 1 viitaten kulmanopeusantunt 1-3 ovat kiinteåsti runkoon 5 asennettuja, anturi 4 on asennettu liikutteluelinten avulla • kiertyvåksi.In the block diagram of the apparatus according to Fig. 5 and with reference to Fig. 1, the angular velocity sensors 1-3 are fixedly mounted on the frame 5, the sensor 4 being mounted rotatably by means of actuating means.

Osa laitteistosta, kuten kiinteåt kulmanopeusanturit 1 - 3, A/D-muunninyksikko 50, sekå 25 tietokoneyksikko 51 kuuluvat valmiiksi perinteiseen Strapdown-asennonmåårityslaitteis-toon. Nåitå osia ei tarvitse kahdentaa, vaan offsetin mååritys voidaan soveltuvin sulauttaa ** Strapdown-asennonmåårityslaitteistoon.Some of the equipment, such as the fixed angular velocity sensors 1 to 3, the A / D converter unit 50, and the computer unit 51 are already part of the conventional Strapdown position measuring device. These parts do not need to be duplicated, but the offset measurement can be integrated into the ** Strapdown position measuring equipment as appropriate.

Kaaviossa kuvatut kulmanopeusanturit 1 - 4 ovat yksinkertaisuuden vuoksi ns. yhden 30 herkkyysakselin kulmanopeusantureita, eli ne mittaavat kulmanopeutta yhden kiertoakselin ' ' ympåri. Keksinto soveltuu kuitenkin myos kahden herkkyysakselin kulmanopeusantureille, : ‘ ··· jolloin yhdellå kahden akselin anturilla voidaan korvata kaksi yhden akselin anturia.For the sake of simplicity, the angular velocity sensors 1 to 4 described in the diagram are so-called Angular velocity sensors for one sensitivity axis 30, ie, they measure angular velocity about one axis of rotation ''. However, the invention is also applicable to angular velocity sensors with two sensitivity axes, in which case two single-axis sensors can be replaced by one two-axis sensor.

6 92107 Kåytånnon rajoitus nåillå antureilla on akseliparin kiinteå suuntaus toisiinsa nåhden. Akseliparin mittausakselit ovat tyypillisesti suorassa kulmassa toisiinsa nåhden, jolloin yhdellå tallai sella anturilla voidaan korvata anturipari l-2,2-3tai3-l.6 92107 The limitation of operation with these sensors is the fixed orientation of the shaft pair relative to each other. The measuring axes of a pair of shafts are typically at right angles to each other, in which case one pair of sensors can replace the pair of sensors 1-2-2-3 or 3-1.

5 Strapdown-asennonmåarityslaitteisto sisåltåå usein enemmån kuin kolme kiinteåtå kulmanopeusanturia, mm. vikasietoisuuden lisååmiseksi. Menetelmå on sovellettavissa mielivaltaiselle måårålle kiinteitå antureita yksinkertaisesti soveltamalla sitå kuhunkin kolmen anturin ryhmåån rinnakkain. Kaaviossa on esitetty offsetten måårityksen kannalta tarpeellinen minimilukumåårå.5 Strapdown position measuring equipment often includes more than three fixed angular velocity sensors, e.g. to increase fault tolerance. The method is applicable to an arbitrary number of fixed sensors simply by applying it to each group of three sensors in parallel. The diagram shows the minimum number required for offset determination.

1010

Kulmanopeusanturit voivat olla tyypiltåån pyorivåån roottoriin perustuvia gyroskooppeja, optisia gyroskooppeja, våråhtelygyroskooppeja, kaasusuihkuantureita tai ylipååtåån mitå tahansa antureita jotka mittaavat kulmanopeutta inertia-avaruuden suhteen. Tietyisså tapauksissa kulmanopeusanturin kåytto vaatii ylimååråisiå ohjauksia, kuten esimerkiksi 15 roottorin kierrosnopeuden sååtoå pyorivåroottorisilla gyroskoopeilla. Nåiden ohjausten laatu kuitenkin vaihtelee tapauskohtaisesti eikå ole menetelmån kannalta oleellista.Angular velocity sensors can be of the rotary rotor type gyroscopes, optical gyroscopes, oscillating gyroscopes, gas jet sensors or in general any sensors that measure angular velocity with respect to inertial space. In certain cases, the use of an angular velocity sensor requires additional controls, such as controlling the speed of 15 rotors with rotary gyroscopes. However, the quality of these controls varies from case to case and is not relevant to the method.

Asennon måårityslaitteisto sisåltåå tavallisesti myos muita antureita kuin kul-manopeusantureita, yleisesti esim. kolme suorakulmaisesti toisiinsa nåhden asennettua 20 kiihtyvyysanturia. Tietyisså tapauksissa kulmanopeusanturi ja kiihtyvyysanturi on jopa integroitu yhdeksi anturiksi (epåkeskoinen pyorivåroottorinen gyroskooppi). Muun • ’ ‘ anturoinnnin måara ja laatu kuitenkin vaihtelee suuresti eikå ole menetelmån kannalta oleellista. Kaaviossa on yksinkertaisuuden vuoksi esitetty vain offsetten måårityksen kannalta tarpeellinen kokoonpano.The position measuring apparatus usually also includes sensors other than angular velocity sensors, generally e.g. three accelerometers 20 mounted at right angles to each other. In some cases, the angular velocity sensor and the acceleration sensor are even integrated into one sensor (eccentric rotary gyroscope). However, the amount and quality of other sensing varies greatly and is not relevant to the method. For the sake of simplicity, the diagram shows only the configuration necessary for the determination of the offset.

2525

Kiertyvån anturin liikuttelu on kaaviossa toteutettu kahdella askelmoottorilla, joita tietokoneen 51 kåskyjen mukaisesti ohjaa askelmoottoriohjain 52. Vaihtoehtoinen tapa toteuttaa liikuttelu on kåyttåå esim. kahta kaksiasentoista kiertomagneettia tai kiertyvåå relettå.In the diagram, the movement of the rotating sensor is implemented by two stepping motors, which are controlled by the stepping motor controller 52 according to the instructions of the computer 51. An alternative way to perform the movement is to use e.g. two two-position rotating magnets or a rotating relay.

3030

Kuvion 6 mukaisesti on toteutettu seuraava toimintasekvenssi: • « 92107 τ 61. Kiertyvå anturi 4 asetetaan ensimmåiseen asentoonsa. Asemointitarkkuus ei vaikuta estimointitulokseen, mutta tietyt nimellissuuntaukset ovat edullisia menetelmån tarkkuu-delle.According to Fig. 6, the following operating sequence is implemented: • «92107 τ 61. The rotating sensor 4 is set to its first position. Positioning accuracy does not affect the estimation result, but certain nominal trends are advantageous for the accuracy of the method.

5 62. Antureilla 1 - 4 suoritetaan yhtåaikaisia mittauksia (nåytteenottoja) taajuudella, jonka ylåraja mååråytyy kulmanopeusantureiden kaistanleveyden mukaan. Tyypillinen mittaus-taajuus on 50 Hz. Riittåvå mittausjakso kullakin anturin 4 kiinteellå asennolla on esim. 1000-10000 nåytettå kappaleen 5 liikkuessa, riippuen halutusta tarkkuudesta ja anturien kohinasta. Mittausaika on tålloin tyypillisesti 20 - 200 s. Mikali kappale 5 on mittaustark-10 kuuden rajoissa tåysin paikallaan, voidaan tarvittavaa liikettå jåådå odottamaan. Liikettå voidaan myos keinotekoisesti generoida manooverien tai ulkoisen laitteiston avulla.5 62. Sensors 1 to 4 perform simultaneous measurements (sampling) at a frequency, the upper limit of which is determined by the bandwidth of the angular velocity sensors. A typical measurement frequency is 50 Hz. A sufficient measurement period at each fixed position of the sensor 4 is e.g. 1000-10000 readings as the body 5 moves, depending on the desired accuracy and the noise of the sensors. The measurement time is then typically 20 to 200 s. If the body 5 is completely stationary within the measurement accuracy of six, the required movement can be left to wait. Motion can also be artificially generated using maneuvers or external equipment.

63. Mittaussaqan perusteella mååritetåån kertoimet, jotka kuvaavat mittausten vålistå riippuvuutta. Kertoimet tallennetaan.63. On the basis of the measurement law, coefficients are determined that describe the interdependence between the measurements. The odds are saved.

15 64. Kiertyvå anturi 4 siirretåån seuraavaan asentoon. Kiertyvån anturin 4 mittaus keskeytetåån tai jåtetåån kåyttåmåttå anturin asennonmuutoksien ajaksi. Antureilla 1-3 suoritetaan kuitenkin jatkuvaa mittausta kappaleen 5 asennon måårityksen vuoksi.15 64. The rotating sensor 4 is moved to the next position. The measurement of the rotating sensor 4 is interrupted or left inoperative during changes in the position of the sensor. However, sensors 1-3 perform a continuous measurement due to the determination of the position of the body 5.

20 65. Vaiheita 62.- 64. toistetaan, kunnes haluttu lukumåårå tai våhintåån neljå kiertyvån anturin 4 asentoja on kåyty låpi.20 65. Steps 62-64 are repeated until the desired number or positions of at least four rotating sensors 4 have been used.

• · 66. Tallennettujen kertoimien perusteella mååråtåån anturien offsetit. Jotta offseteja voitaisiin seurata reaaliajassa, edellå kuvattua sekvenssiå toistetaan tauotta. Siirrytåån 25 kohtaan 61.• · 66. Based on the stored coefficients, the offsets of the sensors are determined. In order to monitor the offsets in real time, the sequence described above is repeated non-stop. Move to paragraph 25 61.

Vaihtoehtoinen, limitetty toimintasekvenssi on esitetty kuviossa 7.An alternative, interleaved sequence of action is shown in Figure 7.

Kun kullakin anturin 4 nimellissuuntauksella on suoritettu våhintaan 1 mittaussaija, 30 voidaan offsetien arviointi jatkossa tehdå tåmån vaihtoehtoisen sekvenssin mukaisesti liukuvasti. Tåstå eteenpåin offsetien estimointi suoritetaan jokaisen anturin 4 asennon yhteydesså siten, ettå kutakin nimellisasentoa vastaava viimeinen mittaustulos (kertoimet) 8 92107 huomioidaan.When at least 1 measuring time has been performed for each nominal orientation of the sensor 4, the evaluation of the offsets 30 can be performed in a sliding manner in accordance with this alternative sequence. From here on, the offset estimation is performed in connection with the position of each sensor 4, so that the last measurement result (coefficients) 8 92107 corresponding to each nominal position is taken into account.

Kuvion 8 mukaisesti kulmanopeusanturien 1 - 4 peråkkaisiå mittaustuloksia y^) - y4(j) tallennetaan tietokoneen muistiin, kunnes riittåvå måara mittauksia anturin 4 vakiosuun-5 tauksella on suoritettu. Kulmanopeusanturien 1-3 mittauksia kåytetåån myos asennon-mååritykseen.According to Fig. 8, the successive measurement results y1) to y4 (j) of the angular velocity sensors 1 to 4 are stored in the computer memory until a sufficient number of measurements with the constant orientation of the sensor 4 have been performed. Measurements of angular velocity sensors 1-3 are also used for position determination.

Tallennetusta mittaussaijasta lasketaan anturien mittausten vålinen riippuvuus, joka voidaan mallintaa esim. lineaarisen riippuvuusyhtalon kertoimina Ις,,-ΐς^, sekå <*n. 10 Kertoimet tallennetaan tietokoneen muistiin. Lineaarisen riippuvuuden sijasta voidaan kåyttåå myos korkeamman asteen polynomia, jolloin voidaan mallittaa myos anturien epålineaarisuutta.From the stored measurement time, the dependence between the sensor measurements is calculated, which can be modeled, for example, as the coefficients of the linear dependence equation Ις ,, - ΐς ^, as well as <* n. 10 The odds are stored in the computer's memory. Instead of a linear dependence, a higher degree polynomial can also be used, in which case the nonlinearity of the sensors can also be modeled.

Kun kertoimia on laskettu riittavåsti vastaten kiertyvån anturin 4 eri suuntauksia (våhin-15 tåån neljå), ratkaistaan tallennetuista kertoimista offsetien arvot a^a* Peråkkaisiå offsetien estimaatteja voidaan tasoittaa erilaisilla suodatusmenetelmillå.When the coefficients have been calculated sufficiently corresponding to the different orientations of the rotating sensor 4 (at least 15 to four), the offset values a ^ a are solved from the stored coefficients. * Estimates of successive offsets can be smoothed by different filtering methods.

Offsetien estimaatit viedåån asennonmåårityslohkoon, jossa niitå voidaan kåyttåå reaa-liajassa anturien 1 - 3 mittausten kompensointiin.The estimates of the offsets are fed to a position measurement block, where they can be used in real time to compensate the measurements of sensors 1 to 3.

2020

Seuraavassa keksinnon teoreettinen tarkastelu edellå esitettyjen kuvioitten pohjalta: • ·The following is a theoretical review of the invention based on the above figures: • ·

Pyorivån kappaleen kulmanopeus voidaan esittåå vektorina ω(ΐ), ωχ( t)' ω (t) = «y(t) , (1) ωζ(0 25 jonka suunta måårittelee pyorimisakselin ja pituus | ω(0 | kulmanopeuden pyorimisakse-lin ympåri oikeakåtisesså koordinaattijårjestelmåsså.The angular velocity of a rotating body can be represented by the vector ω (ΐ), ωχ (t) 'ω (t) = «y (t), (1) ωζ (0 25 whose direction defines the axis of rotation and the length | ω (0 | about the axis of rotation of the angular velocity in the correct coordinate system.

Kappaleen kulmanopeus Uj(t) minka tahansa pyorimisakselin p-, ympåri saadaan pistetulo-na 9· 92107 ω1 ( C) ω (t) (2) bil-1· <3)The angular velocity Uj (t) of the part about any p-, axis of rotation is obtained as a point product 9 · 92107 ω1 (C) ω (t) (2) bil-1 · <3)

Inertiakulmanopeusanturi (esim. gyroskooppi), jonka herkkyysakseli on suunnattu p,:n suuntaan ilmaisee kulmanopeuden cj;(t). Perinteisesså Strapdown-navigointijåijestelmåsså kulmanopeus mitataan ainakin kolmessa lineaarisesti riippumattomassa suunnassa P: 'ω^ΟΙ Γωχ(0' ω2 (t) -p uy{t) (4) ω3 ( C) J w2(t) det P * 0, (5) jossa P on kolmen lineaarisesti riippumattoman yksikkovektorin muodostama neliomat-5 riisi, joka kuvaa anturien asentoa.An inertial angular velocity sensor (eg a gyroscope) with an axis of sensitivity oriented in the direction p, indicates the angular velocity cj; (t). In a traditional strapdown navigation system, the angular velocity is measured in at least three linearly independent directions P: 'ω ^ ΟΙ Γωχ (0' ω2 (t) -p uy {t) (4) ω3 (C) J w2 (t) det P * 0, (5 ) where P is a quadrilateral-5 rice formed by three linearly independent unit vectors describing the position of the sensors.

Kulmanopeusvektori oj(t) voidaan laskea mittauksista o>,(t), ω2(0 ja ω3(ί) invertoimalla matriisi P. Normaalisti P valitaan yksikkomatriisiksi I, jolloin anturit on sijoitettu ortogonaalisesti pyorimisen påaakselien suuntaiseksi.The angular velocity vector oj (t) can be calculated from the measurements o>, (t), ω2 (0 and ω3 (ί) by inverting the matrix P. Normally P is chosen as the unit matrix I, the sensors being arranged orthogonally parallel to the rotation main axes.

1010

Kulmanopeusvektori integroidaan kayttaen esimerkiksi Quaternion esitysta tuottamaan sijantitieto. Mittauksen integrointivirheet keraantyvåt sijaintiestimaattiin. Niinpå anturimit-tausten offsetit eivåt ole toivottavia, koska offsetvirhe integroituu ja tamå aiheuttaa kappaleen todellisesta kulmanopeudesta riippumatonta ryomintaå asentoestimaattiin.The angular velocity vector is integrated using, for example, Quaternio's representation to produce location information. Measurement integration errors accumulate in the location estimate. Thus, the offsets of the sensor measurements are not desirable because the offset error integrates and this causes the position angle independent of the actual angular velocity of the object to be corrected.

1515

Kulmanopeusanturien ominaisuudet voidaan kuvata sarjakehitelmillå yx (t) =β1+2)1ω1 (t) +c^i (t) . . . (6) y2 (t) =az+jb2<o2 (t) +c2g>2 (t) . . . (7) y3 (t) =a3+£3<»>3 (t) +c3(03 (t) . . . , (8) jossa y;(t) on anturin nåyttamå, kertoimet a, offsetvirheita, kertoimet b( ovat lineaarisia ___________ . 1-- 92107 10 vahvistuskertoimia ja kertoimet c,... kuvaavat epålineaarisuusvirheita.The properties of angular velocity sensors can be described by serial developments yx (t) = β1 + 2) 1ω1 (t) + c ^ i (t). . . (6) y2 (t) = az + jb2 <o2 (t) + c2g> 2 (t). . . (7) y3 (t) = a3 + £ 3 <»> 3 (t) + c3 (03 (t)..., (8) where y; (t) is displayed by the sensor, coefficients a, offset errors, coefficients b ( are linear ___________. 1-- 92107 10 gain factors and coefficients c, ... describe nonlinearity errors.

Keksinnon mukaisessa ratkaisussa kaytetåan neljåtta redundanttia kulmanopeusanturia offsetvirhekertoimien a; maarittamiseksi. Redundantti anturi on ominaisuuksiltaan muiden 5 anturien kaltainen ja voidaan myos kuvata saijakehitelmållå: y4 (t) =ai+biu>A {t) +c4<»>4 (t) . . . . (9)The solution according to the invention uses a fourth redundant angular velocity sensor with offset error factors a; the determination of. The redundant sensor has similar properties to the other 5 sensors and can also be described by the receiver development: y4 (t) = ai + biu> A {t) + c4 <»> 4 (t). . . . (9)

Neljån kulmanopeusanturin samanaikaisilla todellisilla kulmanopeuksilla on seuraavan-lainen riippuvuus: ωχ (t) Γωχ (t) ‘ ω4 (t) = p4 P'1 ω2 ( fc) = [ P4i P42 P43 ] ω2( c) / (10) ω3 (t) J |ω3(ί:) jossa yksikkorivivektori p4 on redundantin anturin suunta. Normaalisti epalineaarisuusvir-hekertoimet c,,... ovat pieniå verrattuina offset- ja vahvistusvirheisiin. Katkaisemme 10 kaavojen (6)...(9) saijakehitelmat: yi (C) =ai+bi(0i (t) (11) ja sijoitamme supistetut lausekkeet kaavaan (10): y4(c) = i>4([ Ep Eli Sm <12> ([ bl b2 J [jTj ( t) J bl b2 b3 ) >1 (t) 1 =[^^2^3] y2U) -k^-k^-k^+ai (13)The simultaneous real angular velocities of the four angular velocity sensors have the following dependence: ωχ (t) Γωχ (t) 'ω4 (t) = p4 P'1 ω2 (fc) = [P4i P42 P43] ω2 (c) / (10) ω3 (t ) J | ω3 (ί :) where the unit row vector p4 is the direction of the redundant sensor. Normally, the nonlinearity error coefficients c ,, ... are small compared to offset and gain errors. We break the beneficiary developments of formulas (6) ... (9): yi (C) = ai + bi (0i (t) (11) and place the reduced expressions in formula (10): y4 (c) = i> 4 ([Ep Eli Sm <12> ([bl b2 J [jTj (t) J bl b2 b3)> 1 (t) 1 = [^ ^ 2 ^ 3] y2U) -k ^ -k ^ -k ^ + ai (13)

[y3 (t) J[y3 (t) J

Vi (t)' ^k^kj] y2(t) +« . (H) [y3( t) Nåin on saatu lineaarinen riippuvuus mitattujen kulmanopeuksien vålille, josta kertoimet k, - k3 ja a voidaan maarittaa esimerkiksi soveltamalla lineaarista regressiota mitattuihin 15 arvoihin y4(t). Olettaen etta arvot y;(t) eiviit ole vakiosuuruisia A/D muunnoksen erottelu- 92107 ti kyvyn sisallå, lineaarisella regressiolla saadaan biasoimattomat arviot kt · k3:lle ja a:lle mittauskohinan σ murto-osien tarkkuudella. Yksi erittåin sopiva menetelmå tåsså tapauk-sessa, jossa kaikkiin mittauksiin sisåltyy kohinaa, on Total Least Squares-menetelm'i, joka perustuu singulaariarvohajotelmaan [Golub & Van Loan].Vi (t) '^ k ^ kj] y2 (t) + «. (H) [y3 (t) Thus a linear dependence is obtained between the measured angular velocities, from which the coefficients k, - k3 and a can be determined, for example, by applying a linear regression to the measured values y4 (t). Assuming that the values y; (t) are not constant within the resolution of the A / D transform 92107 ti, linear regression gives non-biased estimates for kt · k3 and a with the accuracy of fractions of the measurement noise σ. One very suitable method in this case, where all measurements include noise, is the Total Least Squares method, which is based on the singular value decomposition [Golub & Van Loan].

55

Tarkastellaan, mitå tapahtuu kun redundantin anturin suuntaa muutetaan anturien 1-3 suhteen. Lopputuloksena kertoimet p4I - p43 kaavassa (10) muuttuvat, mutta vahvistus- ja offsetkertoimet såilyvåt samana olettaen, ettå mittausajanjakso on lyhyt verrattuna offsetien muutosnopeuteen.Consider what happens when the direction of a redundant sensor is changed with respect to sensors 1-3. As a result, the coefficients p4I to p43 in formula (10) change, but the gain and offset coefficients remain the same, assuming that the measurement period is short compared to the rate of change of the offsets.

1010

Suoritetaan neljå estimointia kertoimille k, - k3 ja a kåyttåen neljåå eri suuntausta (n = 1.. .4) redundan tille an tu rille. Kun suuntaukset valitaan kunnolla saadaan neljån lineaari-sesti riippumattoman yhtålon ryhmå, jossa on tunnettujen kertoimien Ις, - ja an (n = 1.. .4) lisaksi neljå tuntematonta offsetkerrointa d^: ~ku ~ki2 11 r- ra »1 ®l "^21 ~k22 ~k23 1 a2 _ a2 ”^31 ”-^32 ~k33 1 a3 a3 15 [-^1 ~ki2 -*«3 lj La‘J L“4j : · josta offsetkertoimet voidaan ratkaista invertoimalla neliomatriisi. Voidaan huomata, ettå ‘ kulmanopeusanturien 1 - 4 suuntia P ja p4 ei algoritmin mukaan tarvitse tietåå eikå nåin asennusvirheistå aiheudu virheitå tåsså ratkaisumallissa. Neljånnen redundantin anturin suunnat voidaan valita suhteellisen vapaasti eikå niitå tarvitse mitata ulkoisesti. Kaikki 20 anturien asentoa koskeva tieto estimoidaan ratkaisumallin avulla. Tåmå mahdollistaa helpon toteutuksen ja tarkan offsetien måårityksen. Myoskåån anturien todellisia vahvis-.. tuksia bj ei tarvitse tietåå eivåtkå vahvistusvirheet vaikuta offset-estimaatin tarkkuuteen.Perform four estimates for the coefficients k, - k3 and a using four different orientations (n = 1 .. .4) for the redundancy. When the trends are properly selected, a group of four linearly independent equations is obtained, with four unknown offset coefficients d ^: ~ ku ~ ki2 11 r-ra »1 ®l in addition to the known coefficients Ις, - and an (n = 1 .. .4) "^ 21 ~ k22 ~ k23 1 a2 _ a2” ^ 31 ”- ^ 32 ~ k33 1 a3 a3 15 [- ^ 1 ~ ki2 - *« 3 lj La'JL “4j: · from which the offset coefficients can be solved by inverting a square matrix. Note that according to the algorithm, the directions P and p4 of the angular velocity sensors 1 to 4 do not need to be known and thus installation errors do not cause errors in this solution model. enables easy implementation and accurate determination of offsets, but the actual gain of the sensors .. bj does not need to know that the accuracy of the offset estimate is not affected by the gain errors.

Lineaarisen regression kannalta menetelmålle on optimaalista valita anturien 1 .. 3 suunta 25 siten, ettå P * I. Tålloin korrelaatio mittausten vålillå minimoituu ja mittausmatriisin håirioalttius minimoituu [Golub & Van Loan]. Kuviossa 2 on esitetty yksi esimerkki anturien 1 - 3 suuntauksesta.From the point of view of linear regression, it is optimal for the method to select the direction 25 of the sensors 1 .. 3 such that P * I. In this case, the correlation between the measurements is minimized and the susceptibility of the measurement matrix to interference is minimized [Golub & Van Loan]. Figure 2 shows one example of the orientation of sensors 1 to 3.

921 07 12921 07 12

Kun P * I, yhtalon (15) herkkyys minimoituu valitsemalla neljånnen anturin likimåa-råiset suunnat saånnollisen nelitahokkaan keskipisteestå nelitahokkaan kulmiin suuntautu-viksi. Tållainen symmetrinen sovitelma, jonka suuntavektorit p4“ on esitetty kuviossa 3 saadaan aikaan esimerkiksi seuraavasti:When P * I, the sensitivity of the equation (15) is minimized by selecting the approximate directions of the fourth sensor from the center of the regular quadrilateral to the angles of the quadrilateral. Such a symmetrical arrangement, the direction vectors p4 “of which are shown in Fig. 3, is obtained, for example, as follows:

Pi = (16) y/3Pi = (16) y / 3

Pi = -p [1 -1 1 ] (17) v/3Pi = -p [1 -1 1] (17) v / 3

Pi = -p [1 1 “I ] (18) \/3Pi = -p [1 1 “I] (18) \ / 3

Pi = ["I "I "I ]· (19) y/3 5 Minimi on laakea, joten herkkyys kasvaa vain våhån valitsemalla esim.Pi = ["I" I "I] · (19) y / 3 5 The minimum is flat, so the sensitivity increases only slightly by selecting e.g.

P41 = [i o o ] (20) P42 = [0 1 0 ] (21) P43 = [0 0 1 ] (22) P4 * -p [-1 -1 "I ], (23) joka voi olla helpompi toteuttaa. On myos mahdollista mitata useampia kuin neljå datasaijaa (n > 4) ja saada nåin ylimåaritelty yhtåloryhmå. Offsetkertoimet ratkaistaan talloin yleisellå pseudoinverssi-menetelmållå, joka ldytaa parhaiten sopivat kertoimet. Eras symmetrinen sovitelma kuuden datasarjan mittaamiseksi saadaan seuraavasti: 13' 921 07P41 = [ioo] (20) P42 = [0 1 0] (21) P43 = [0 0 1] (22) P4 * -p [-1 -1 "I], (23) which may be easier to implement. It is also possible to measure more than four data sets (n> 4) and thus obtain an over-defined set of equations, then the offset coefficients are solved by the general pseudo-inverse method that finds the most suitable coefficients.

Pi = [1 Ο Ο ] (24) ρΙ = [Ο 1 Ο ] (25) ρ\ =[001] (26)Pi = [1 Ο Ο] (24) ρΙ = [Ο 1 Ο] (25) ρ \ = [001] (26)

Pt =[-100] (27)Pt = [- 100] (27)

Pi =[0-10] (28) pt =[00-1]. (29)Pi = [0-10] (28) pt = [00-1]. (29)

Useamman kuin neljån datasarjan kaytollå saavutetaan offsetestimaattien tilastollisen heilunnan vaimeneminen. Varsinaista suoraa etua ei tallå menetelmållå saavuteta, sillå samaan lopputulokseen voidaan pååstå myos muilla peråkkåisten estimaattien mate-maattisilla jålkikåsittelymenetelmillå.Using more than four data sets achieves a reduction in the statistical oscillation of the offset estimates. The actual direct advantage is not achieved with such a method, as the same result can also be obtained with other mathematical post-processing methods of successive estimates.

55

Kun kiinteiden anturien lukumåårå on suurempi kuin kolme, voidaan menetelmåå soveltaa erikseen kullekin kolmen anturin ryhmålle.When the number of fixed sensors is greater than three, the method can be applied separately to each group of three sensors.

Mikåli liikuteltavia antureita on enemman kuin yksi sovelletaan menetelmåå erikseen .. 10 kullekin liikuteltavalle anturille.If there is more than one movable sensor, the method is applied separately. 10 for each movable sensor.

[Golub & Van Loan][Golub & Van Loan]

Gene H. Golub and Charles F. Van Loan "Matrix Computations" 15 North Oxford AcademicGene H. Golub and Charles F. Van Loan "Matrix Computations" 15 North Oxford Academic

Claims (11)

9210792107 1. Offsetin reaaliaikainen mååritysmenetelmå kappaleen (5) asentoa "Strapdown"-menetel-mållå mittaavia kulmanopeusantureita vårten, jossa menetelmåsså våhintåån kolmella kappaleeseen (5) kiinteasti asennetulla kulmanopeusanturilla (1, 2, 3) mitataan kappaleen (5) asentoa integroimalla kulmanopeusanturien (1, 2, 3) kulmanopeustietoa, t u η n e 11 u siitå, ettå 5 - kåytetåån våhintaan yhtå ylimååråistå liikuteltavaa kulmanopeusanturia (4), jolla suoritetaan kappaleen (5) liikkuessa mittaussaija våhintaan neljåsså eri asennossa yhtå aikaa kiinteiden anturien (1, 2, 3) mittausten kanssa, ja 10 - mååritetaan anturien (1, 2, 3, 4) offsetit vertailemalla anturien (1, 2, 3, 4. yhtåaikaisia mittaustuloksia keskenåån.A method for measuring the position of a body (5) by means of a "Strapdown" method in a real-time offset measurement method, wherein at least three angular velocity sensors (1, 2, 3) fixedly mounted on the body (1) measure the angle of the body (5) 2, 3) angular velocity information, characterized in that 5 - at least one additional movable angular velocity sensor (4) is used. and 10 - the offsets of the sensors (1, 2, 3, 4) are determined by comparing the simultaneous measurement results of the sensors (1, 2, 3, 4). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, t u η n e 11 u siitå, ettå anturien (1, 2, 15 3, 4) mittausten vålille sovitetaan lineaarinen riippuvuus (kaava 14) kullakin anturin eri asennolla ja nåin saadusta lineaarisesta yhtåloryhmåstå mååritetaan offsetien arvot.Method according to Claim 1, characterized in that a linear dependence (Equation 14) is fitted between the measurements of the sensors (1, 2, 15 3, 4) at each different position of the sensor and the offset values are determined from the linear group of equations thus obtained. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, t u η n e 11 u siitå, ettå ylimååråistå : kulmanopeusanturia (4) liikutetaan asentoihin, jotka ovat såånnollisen nelitahokkaan 20 keskipisteestå nelitahokkaan kulmiin suuntautuvien vektorien suuntaisia (kaavat 16 - 19).A method according to claim 1, characterized in that the additional: angular velocity sensor (4) is moved to positions parallel to the vectors extending from the center of the regular quadrilateral 20 to the quadrilateral angles (formulas 16 to 19). 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå ylimååråistå kulmanopeusanturia (4) liikutetaan asentoihin, joista neljå on kiinteiden anturien (1-3) ·· suuntaisia ja yksi nåistå poikkeava. 25Method according to Claim 1, characterized in that the additional angular velocity sensor (4) is moved to positions in which four are parallel to the fixed sensors (1-3) and one deviates from them. 25 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå ylimååråistå kulmanopeusanturia (4) liikutetaan asentoihin, jotka ovat yhdensuuntaiset ja vastakkais-suuntaiset (kaavat 24 - 29) kiinteisiin antureihin (1-3) nåhden. 92107Method according to Claim 1, characterized in that the additional angular velocity sensor (4) is moved to positions which are parallel and opposite (formulas 24 to 29) to the fixed sensors (1 to 3). 92107 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kiinteiden anturien lukumåårån ollessa suurempi kuin kolme, sovelletaan menetelmåå erikseen kullekin kolmen kiintean anturin ryhmålle.A method according to claim 1, characterized in that when the number of fixed sensors is greater than three, the method is applied separately to each group of three fixed sensors. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå liikuteltavien anturien lukumåårån ollessa suurempi kuin yksi, sovelletaan menetelmåå erikseen kullekin liikuteltavalle anturille.A method according to claim 1, characterized in that when the number of movable sensors is greater than one, the method is applied separately to each movable sensor. 8. Laitteisto offsetin reaaliaikaiseksi måårittåmiseksi kappaleen (5) asentoa mittaavia kul-10 manopeusantureita vårten, joka laitteisto kåsittåå våhintåån kolme kappaleeseen (5) kiinteåsti asennettua kulmanopeusanturia (1, 2, 3), tunnettu siitå, ettå laitteisto kåsittåå - våhintåån ytiden ylimååråisen kulmanopeusanturin (4), ja 15 - kappaleen (5) ja ylimååråisen anturin (4) våliin sovitetut liikuttelueli-met (6, 8) ylimååråisen kulmanopeusanturin. (4) liikuttelemiseksi våhintåån neljåån erilaiseen mittausasentoon.An apparatus for real-time determination of an offset for angular velocity sensors measuring the position of a body (5), which apparatus comprises at least three angular velocity sensors (1, 2, 3) fixedly mounted on the body (5), characterized in that the apparatus comprises - 4), and 15 - movement means (6, 8) arranged between the body (5) and the additional sensor (4) for the additional angular velocity sensor. (4) to move to at least four different measuring positions. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitå, ettå liikutteluelimet (6, ";;; ’ 8) ovat askelmoottoreita.Apparatus according to Claim 8, characterized in that the actuating elements (6, ";;; '8) are stepper motors. 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitå, ettå liikutteluelimet (40, 41) ovat kiertomagneetteja tai kiertyviå releitå. 25Apparatus according to Claim 8, characterized in that the actuating elements (40, 41) are rotating magnets or rotating relays. 25 11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitå, ettå liikuteltava anturi .. (4) on kiinnitetty ensimmåiseen liikutteluelimeen (8), joka puoiestaan on kiinnitetty kehykseen (7), joka on liikuteltavissa toisen liikutteluelimen (6) avulla, joka on kytketty mittauskohteeseen (5). 92107Apparatus according to claim 8, characterized in that the movable sensor .. (4) is attached to a first actuating member (8), which in turn is attached to a frame (7) movable by means of a second actuating member (6) connected to the measuring object (6). 5). 92107
FI924096A 1992-09-11 1992-09-11 Method and apparatus for determining real-time offset for angular velocity transducers FI92107C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI924096A FI92107C (en) 1992-09-11 1992-09-11 Method and apparatus for determining real-time offset for angular velocity transducers

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI924096 1992-09-11
FI924096A FI92107C (en) 1992-09-11 1992-09-11 Method and apparatus for determining real-time offset for angular velocity transducers

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI924096A0 FI924096A0 (en) 1992-09-11
FI924096L FI924096L (en) 1994-03-12
FI92107B FI92107B (en) 1994-06-15
FI92107C true FI92107C (en) 1994-09-26

Family

ID=8535855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI924096A FI92107C (en) 1992-09-11 1992-09-11 Method and apparatus for determining real-time offset for angular velocity transducers

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI92107C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI924096A0 (en) 1992-09-11
FI924096L (en) 1994-03-12
FI92107B (en) 1994-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108168574B (en) An 8-Position Strapdown Inertial Navigation System-Level Calibration Method Based on Velocity Observation
CN102221372B (en) Method for calibrating error of inertia measurement unit by using centrifugal machine and turntable
CN103292809B (en) A kind of single shaft rotary inertial navigation system and special error method of self compensation thereof
EP1970669B1 (en) Self-calibration of scale factor for dual resonator class II coriolis vibratory gyros
CN107655493B (en) SINS six-position system-level calibration method for fiber-optic gyroscope
CN103630146B (en) The laser gyro IMU scaling method that a kind of discrete parsing is combined with Kalman filter
CN103712622B (en) The gyroscopic drift estimation compensation rotated based on Inertial Measurement Unit and device
CN112964240B (en) Continuous north-seeking device and method, electronic equipment and storage medium
CN104596543B (en) Gyroscope combined error coefficient scaling method under a kind of benchmark uncertain condition
CN106153069B (en) Attitude rectification device and method in autonomous navigation system
CN105973271A (en) Self-calibration method of hybrid type inertial navigation system
SG186362A1 (en) Improved north finder
CN102288133A (en) Installation deflection angle calibration method of gyro indirect stable system
CN112697143B (en) High-precision carrier dynamic attitude measurement method and system
EP3123209B1 (en) Absolute vector gravimeter and methods of measuring an absolute gravity vector
CN104697521A (en) Method for measuring posture and angle speed of high-speed rotating body by gyro redundant oblique configuration mode
CN110873563B (en) Cloud deck attitude estimation method and device
WO2011069626A1 (en) A method of determining heading by turning an inertial device
CN108507572A (en) A kind of attitude orientation error correcting method based on MEMS Inertial Measurement Units
CN111829503B (en) Method and device for testing threshold value of fiber-optic gyroscope
CN112304339B (en) Inertial navigation calibration method for satellite mobile communication antenna
CN110940357B (en) Inner rod arm calibration method for self-alignment of rotary inertial navigation single shaft
Lu et al. A self-calibration method for error of photoelectric encoder based on gyro in rotational inertial navigation system
US8725415B2 (en) Method and device for long-duration navigation
FI92107C (en) Method and apparatus for determining real-time offset for angular velocity transducers

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS

BB Publication of examined application
MM Patent lapsed