CN105783901B - 控制哥氏振动陀螺仪再分配以用于性能改善的方法 - Google Patents

控制哥氏振动陀螺仪再分配以用于性能改善的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种哥氏振动陀螺仪，即“CVG”。CVG包括：第一多个致动器，其电气耦合到振动构件并且围绕CVG的驱动轴线被设置，并且可操作用于从控制器获得控制信号并且提供足以引起并维持振动构件以第一振荡模式振动的电压；第二多个致动器，其电气耦合到振动构件并且围绕CVG的感测轴线被设置，并且可操作用于基于由CVG围绕旋转轴线的旋转而引起的振动构件的第二振荡模式检测电压并且提供足以使基于第二振荡模式的电压为零的抗衡信号，其中控制器可操作用于部分基于抗衡信号确定CVG的旋转速率。

Description

控制哥氏振动陀螺仪再分配以用于性能改善的方法
技术领域
本公开一般涉及振动陀螺仪，并且具体地，涉及一种用于电子补偿振动陀螺仪中的偏差的方法和设备。
背景技术
陀螺仪用于测量和/或维持定向。如本文所用，“陀螺仪”为传感器，其经配置检测并且测量对象相对于惯性参考系的角运动。进一步地，如本文所用，“惯性参考系”可以为坐标系或一组非加速轴线。换言之，惯性参考系为牛顿第一运动定律在其中为真的参考系。牛顿第一运动定律声称，除非受到外力作用，否则物体的速度保持不变。
哥氏振动陀螺仪(“CVG”)经配置被驱动沿着第一轴线振动。在哥氏振动陀螺仪正在围绕固定输入轴线旋转的同时，沿着第一轴线的振动生成导致沿着第二轴线的振动的哥氏力，其中所述固定输入轴线与驱动轴线未对准，例如垂直于驱动轴线。这些振动可被测量并且用于确定哥氏振动陀螺仪围绕固定输入轴线旋转的角速度。
然而，偏差可对角速度的测量产生影响。偏差可以为由于诸如例如但不限于温度、部件不一致的因素和其他适当因素造成的测量误差。这些陀螺仪在陀螺仪制造期间的校准不如所期望的准确。
例如，这些陀螺仪在制造过程期间的校准可使用与基本实时数据相比的测试数据，具体地，这些校准技术可以不考虑陀螺仪正在其中操作的环境中的温度和/或从陀螺仪被制造出来的时间起可随时间形成的不一致性的影响。进一步地，用于补偿这种偏差的一些当前可用的***不能将来自这些振动测量的偏差减少到选定的公差内。
因此，可期望具有一种考虑以上讨论的问题以及可能的其他问题中的一个或更多个的方法和设备。
发明内容
根据本公开的方面，公开了一种哥氏振动陀螺仪(“CVG”)。CVG可包括振动构件；控制器；第一多个致动器，其电气耦合到振动构件并且围绕CVG的驱动轴线被布置，并且可操作用于从控制器获得控制信号并且提供足以引起并维持振动构件以第一振荡模式振动的电压；第二多个致动器，其电气耦合到振动构件并且围绕CVG的感测轴线被布置，并且可操作用于基于由CVG围绕旋转轴线的旋转所引起的振动构件的第二振荡模式来检测电压并且提供足以使基于第二振荡模式的电压为零的抗衡信号，其中在模态参考系中感测轴线正交于驱动轴线，其中控制器可操作用于部分基于抗衡信号确定CVG的旋转速率。
在一些方面，振动构件相对于感测轴线和驱动轴线对称。
在一些方面，控制器可操作用于通过对应的多个第一加权因子修改到第一多个致动器中的一个或更多个的控制信号。例如，对于围绕驱动轴线和/或感测轴线的两个致动器的情况，可以有由一个独立参数确定的两个加权因子。对于n个致动器的一般情况，可以有n个加权因子来调整，其中那些加权因子的选择受制于一定的约束以维持总计的致动效果。
在一些方面，控制器可操作用于通过对应的多个第二加权因子修改到第二多个致动器中的一个或更多个的抗衡信号，以补偿第二多个致动器中的一个或更多个相对于振动构件的布置的未对准。
在一些方面，控制器可操作用于按照相同的量预设对应的多个第一加权因子中的一个或更多个和对应的多个第二加权因子中的一个或更多个。
在一些方面，控制器可操作用于基于控制信号与电压之间的检测到的未对准调整多个第一加权因子中的一个或更多个，其中在与驱动轴线关联的拾取(pickoff)处测量所述电压。
在一些方面，控制器可操作用于调整对应的多个第一加权因子中的所述一个或更多个，使得由驱动轴线的物理未对准和CVG的阻尼不对称引起的偏差被最小化或消除。
在一些方面，控制器可操作用于调整对应的多个第二加权因子中的一个或更多个，使得由感测轴线的物理未对准和CVG的阻尼不对称造成的偏差被最小化或消除。
在本公开的一些方面，公开了一种用于补偿哥氏振动陀螺仪(“CVG”)的偏差的方法。CVG包括振动构件、控制器、耦合到振动构件并且围绕CVG的驱动轴线被布置的第一多个致动器和耦合到振动构件并且围绕CVG的感测轴线被布置的第二多个致动器，其中驱动轴线和感测轴线在模态参考系中彼此正交。该方法包括：从控制器获得来自控制器的第一控制信号以提供足以引起并且维持振动构件以第一振荡模式振动的电压；基于由CVG围绕旋转轴线的旋转所引起的振动构件的第二振荡模式，通过控制器检测电压；通过控制器提供足以使基于第二振荡模式的电压为零的抗衡信号；以及至少部分基于抗衡信号，通过控制器确定CVG的旋转速率。
在一些方面，该方法进一步包括，通过对应的多个第一加权因子通过控制器修改到第一多个致动器中的一个或更多个的控制信号，以补偿第一多个致动器中的一个或更多个相对于振动构件的布置的未对准。
在一些方面，该方法进一步包括，包括通过对应的多个第二加权因子通过控制器修改到第二多个致动器中的一个或更多个的抗衡信号，以补偿第二多个致动器中的一个或更多个相对于振动构件的布置的未对准。
在一些方面，该方法进一步包括，通过控制器将对应的多个第一加权因子中的一个或更多个和对应的多个第二加权因子中的一个或更多个设定为相同的量。
在一些方面，该方法进一步包括，基于在控制信号与电压之间的检测到的未对准，通过控制器调整对应的多个第一加权因子中的一个或更多个，其中在与驱动轴线关联的拾取处测量所述电压。
在一些方面，该方法进一步包括，通过控制器调整对应的多个第一加权因子中的一个或更多个，使得由物理未对准和CVG的阻尼不对称造成的偏差被最小化或消除。
在一些方面，该方法进一步包括，通过控制器调整对应的多个第二加权因子中的一个或更多个，使得由物理未对准和CVG的阻尼不对称造成的偏差被最小化或消除。
附图说明
并入该说明并且构成本说明一部分的附图连同说明书示出本发明的实施例，用来解释本发明的原理。在附图中：
图1为根据说明性实施例的陀螺仪的功能模型的图解；
图2为根据说明性实施例的用于陀螺仪的元件的轨道的图解；
图3示出根据本发明的示例CVG模型；
图4示出根据本发明的第一多个致动器和第二多个致动器的示例设置，其中第一多个致动器可操作用于维持CVG的振动构件在第一振动模式中以恒定幅度振动，第二多个致动器可操作用于抵消由于CVG围绕旋转轴线的旋转所引起的哥氏效应而产生的力；
图5示出根据本发明的示例闭合回路控制，其用于具有分布式致动的CVG控制，以至少减少并且潜在消除致动/拾取未对准的影响；以及
图6A-6D示出根据本发明的针对CVG的驱动轴线和感测轴线的示例模式转换，其能够被用于校正第二模式的致动/拾取未对准。
具体实施方式
现在将详细参考在附图中所示的本发明的示例性实施例。在可能的情况下，在整个附图将使用相同的参考编号以指示相同或类似的部件。
根据本发明，公开了CVG中的致动器设计和减少或消除致动/拾取未对准以及阻尼不对称对陀螺仪性能影响的方法，其具有以下特征：(1)设计可针对驱动(自动增益控制(“AGC”))通道和感测(力-再平衡(“FTR”))通道两者进行单独调整的多个致动器；(2)估计未对准的影响；以及(3)针对CVG的驱动通道和感测通道两者在多个致动器之间再分配致动信号。后两个措施可在陀螺仪测试/校准阶段和/或陀螺仪操作阶段执行。益处包括改善陀螺仪性能，而这经由先前已知的方法是难以实现的。
改善CVG性能的任务中的一个为CVG结构的机械和电子修整。材料非均匀性、质量性质失衡、结构形状误差和致动/感测装置放置误差均可导致刚度不对称、阻尼不对称和主轴线不对称。具体地，在FTR信号的理想解调和零正交偏差的情况下，CVG阻尼不对称和驱动(AGC)通道与感测(FTR)通道的致动与拾取未对准是造成陀螺仪偏差的主要原因。本文提供分布式致动装置的设计，其可经操纵使得阻尼不对称和未对准的影响能够被消除。而且，本文还提供一种用于减少或消除未对准和阻尼不对称对CVG偏差性能影响的方法，其包括：设计可针对驱动通道和感测通道两者进行单独调整的多个致动器，估计未对准和阻尼不对称的影响，并且针对CVG的驱动通道和感测通道两者在多个致动器之间再分配多个致动信号，以校正未对准和阻尼不对称对陀螺仪偏差的影响。
典型的CVG利用自动增益控制(AGC)回路以维持恒定振动模式，而力-再平衡(FTR)回路检测惯性速率。各种因素导致通常使用外部帮助进行校准的陀螺仪偏差。单独地，CVG的模式转换(或逆转)已经被示出，以逆转由于某些原因的偏差符号，但模式转换方法对减少致动/拾取未对准引起的陀螺仪偏差的影响有限。
一般地，陀螺仪传感器测量对象的旋转速率。振动陀螺仪通常在共振下被驱动以便用作角速率传感器。这种方向被称为驱动方向。当装置沿着旋转轴线旋转时，哥氏力在感测方向上被引入共振模式。感测方向与驱动轴线和旋转轴线均正交。因此，陀螺仪可被看作是两自由度(2DOF)的质量弹簧阻尼***，其中一个自由度为驱动方向，而与第一自由度正交的第二自由度为感测方向。
现在参考图1，其根据说明性实施例描绘了陀螺仪的功能模型的图解。在该说明性实施例中，模型100包括元件102和框架103。当然，在其他说明性实施例中，模型100可包括除在图1中所述的以外的用于陀螺仪的其他部件。
元件102沿着x轴线106的方向通过第一组弹簧104与框架103关联。元件102沿着y轴线110的方向通过第二组弹簧108与框架103关联。如图所描绘，x轴线106与y轴线110用于形成平面112。元件102可经配置以元件102的多个共振频率振动或共振。在一些情况中，多个共振频率可基本上等于元件102的多个固有频率。在多个固有频率中的一个固有频率可以为当未向元件102施加基本连续外力时元件102沿着特定轴线振动的频率。在该说明性示例中，元件102可被称为“检验质量”或在一些说明示例中被称为共振器。
元件102可以以第一固有频率沿着x轴线106振动。进一步地，元件102可以以第二固有频率沿着y轴线110振动。根据实施方式，第一固有频率可与第二固有频率相同或不同。元件102沿着x轴线106的振动可以为第一模式，而元件102沿着y轴线110的振动可以为第二模式。第一模式和第二模式可分别被称为例如驱动模式和感测模式。
在该说明性示例中，元件102可独立于框架103的运动而沿着x轴线106和/或y轴线110振动。具体地，第一组弹簧104和第二组弹簧108可允许元件102独立于框架103的运动而沿着x轴线106和y轴线110运动。
在该说明性示例中，元件102的运动被约束在平面112内。在一个说明性示例中，控制单元130可驱动元件102沿着x轴线106的方向振动。框架103可围绕基本上垂直于平面112的z轴线111旋转。在元件102沿着x轴线106的方向移动的同时框架103围绕z轴线111旋转会生成使元件102沿着y轴线110的方向振动的哥氏力。
例如，参考图1，如果在框架103在箭头116的方向上围绕z轴线111旋转的同时元件102沿着x轴线106在箭头114的方向上移动，则元件102可沿着y轴线110在箭头118的方向上移动。如果在框架103在箭头116的方向上围绕z轴线111旋转的同时元件102沿着x轴线106在箭头120的方向上移动，则元件102可沿着y轴线110在箭头122的方向上移动。
类似地，如果在框架103在箭头124的方向上围绕z轴线111旋转的同时元件102沿着x轴线106在箭头114的方向上移动，则元件102可沿着y轴线110在箭头122的方向上移动。如果在框架103在箭头124的方向上围绕z轴线111旋转的同时元件102沿着x轴线106在箭头120的方向上移动，则元件102可沿着y轴线110在箭头118的方向上移动。
控制单元130使用一个或更多个力再平衡信号以使元件102沿着第二轴线(即y轴线110)的振动幅度基本上为零。换言之，基于由于来自第一模式运动的哥氏耦合的测得的第二模式运动，控制单元130使用一个或更多个力再平衡信号基本抵消元件102沿着第二轴线(即y轴线110)的运动。控制单元130生成所述一个或更多个力再平衡信号的一个或更多个测量值。力再平衡信号的所述一个或更多个测量值可用于确定角速度。
当陀螺仪的偏差对所述一个或更多个测量值产生影响时，所述一个或更多个测量会不如期望的准确。偏差为陀螺仪的误差。例如，偏差能够为所述一个或更多个测量值与应当实际应生成的所述一个或更多个测量值之间的差异。当角速度基本上为零时，偏差可对所述一个或更多个测量值产生影响。以这种方式，偏差可被称为零速率偏差。偏差可由多个不同因素造成。这些因素可包括，例如，但不限于，温度、用于元件102的不同部件的制作的不一致、元件102的特征、陀螺仪中的感测***的特征、控制单元130的特征和其他适当因素。这些因素还包括：在两个主阻尼轴线与主刚度轴线之间的阻尼和刚度不对称、标定驱动轴线和感测轴线对准、是否不同于第一轴线和第二轴线、在驱动轴线和感测轴线内的致动/拾取轴线未对准和/或其他适当类型的不对称。
补偿***136可用于电子补偿偏差。补偿***136可使用硬件、软件或两者的组合实现。例如，补偿***136可在计算机***138内实现。计算机***138可包括多个计算机。当计算机***138包括不止一个计算机时，这些计算机可彼此通信。
现在参考图2，其根据说明性实施例描绘了用于陀螺仪的元件的轨道的图解。在该说明性示例中，元件(诸如来自图1的元件102)的轨道200关于x轴线202和y轴线204被描绘。x轴线202与图1中的x轴线106相同。y轴线与图1中的y轴线110相同。
元件102可关于在x轴线202与y轴线204的交叉点处的原点205振荡。元件102的振荡可遵循钟摆式行为。以这种方式，在该说明性示例中，轨道200可以为钟摆式轨道。
轨道200的参数包括摆动角度206、主幅度208、正交幅度210和相位212。如图所描绘，摆动角度206(θ)为相对于x轴线202的角度，并且相对于x轴线202限定元件102振动所沿的轴线。主幅度208(A)为元件102沿着摆动角度206所限定的轴线振动的幅度。
正交幅度210(q)为元件102沿着与摆动角度206所限定的轴线差1/4周期相位/正交的轴线振动的幅度。换言之，正交幅度210为元件102沿着基本上与摆动角度206所限定的轴线正交的轴线振动的幅度。进一步地，相位212
Figure BSA0000125476780000081
为轨道200的相位。
控制单元(诸如图1中的控制单元130)可经配置控制施加到图1中的元件102和/或框架103的外力分量，以控制摆动角度206、主幅度208、正交幅度210和相位212。例如，控制单元可控制施加到元件102上的力，使得这些力的相位与元件102的固有频率的相位相同。
进一步地，控制单元可控制施加到元件102上的力，使得主幅度208(A)在陀螺仪的操作期间抵抗任何阻尼力均基本上保持恒定。主幅度208(A)由于阻尼而减小的速率与A/τ成比例，其中τ为阻尼时间常数。另外，控制单元可控制施加到元件102上的力，使得在选定公差的情况下，摆动角度206和正交幅度210在陀螺仪的操作期间基本上保持为零。
图3示出根据本发明的示例CVG模型。第一坐标***(+x向右、+y向上，+z向页面外(旋转轴线))。所示CVG模型在具有模态坐标(aka广义坐标或主坐标)的模态空间(aka模态参考系或模态坐标系)中被呈现，其中绕驱动(x轴线)的振动模式ω1和由于CVG绕感测(y轴线)而产生的振动模式ω2偏离90°。在物理空间(未示出)中，这两个振动模式ω1和ω2将偏离45°。由虚线所示的轴线y′表示标定感测轴线距标定驱动轴线的未对准。例如，驱动轴线和感测轴线的标定轴线可被定义为驱动轴线和感测轴线的拾取轴线(pickoff axis)。如上所讨论，CVG可以被表示为2DOF质量弹簧阻尼***。由于阻尼***(由τ1和τ2表示)，所以CVG需要维持CVG的振动构件以恒定振动模式振动的输入力。围绕驱动轴线的致动器提供这种所需的输入。在闭合回路FTR控制的情况下，围绕感测轴线的致动器包含与角速度相关的信息。在CVG未经历围绕z轴线的旋转的同时，振动构件的振动倾向于停留在ω1方向。然而，如果CVG旋转，则在ω1方向中的振动倾向于被耦合到ω2方向，然后，这可由围绕感测轴线放置的传感器检测到。另外地或替代性地，旋转速率可由其中提供控制信号以使ω2运动为零(力再平衡)(其与在ω2方向中的力相反)的过程进行测量。CVG可经设计使得ω1和ω2在制造过程中尽可能地接近，诸如在彼此的5％以内，或3％以内，或2％以内，或1％以内。由于在CVG中的各种致动器的设置存在内在困难，所以提供给致动器的AGC的力(fx)从驱动轴线的拾取方向偏移，如图3所示。同样，FTR(fy)也从感测轴线的拾取方向偏移，如图1所示。
图4示出第一多个致动器410和第二多个致动器415的示例设置，第一多个致动器410可操作用于维持CVG的振动构件405在第一振动模式中以恒定幅度振动(AGC)，第二多个致动器415可操作用于使由于哥氏效应而产生的力偏移(FTR)，其中哥氏效应由CVG围绕z轴线(旋转轴线)的旋转而引起。如图所示，振动构件405为环的形式；然而，可使用其他设置。该设置关于坐标***被示出，其中向图形右手侧的+x为驱动轴线，在向上方向中的+y为感测轴线，而+z为旋转轴线并且向页面之外。为易于解释，仅在图4中示出第一多个致动器410中的两个致动器410a、410b。类似地，也示出了第二多个致动器415中的两个致动器415a、415b；然而，根据陀螺仪的具体应用和要求，第一多个致动器410和第二多个致动器415可包括多于两个致动器。致动器410a、410b围绕驱动轴线被设置并且从驱动轴线偏移。例如，致动器410a可从驱动轴线偏移角距离ρ。其他驱动器410b、415a和415b能够类似地从驱动轴线或感测轴线偏移ρ。沿着驱动轴线的电压可由传感器(用于驱动轴的拾取(AGC))420测量，而沿着感测轴线的电压可由传感器(用于感测轴线的拾取(FTR))425测量。
因为在第一多个致动器中的一个或更多个中的布置中的未对准、由于温度造成的振动构件405的形状变化、振动构件405的材料非均匀性等，所以施加到第一多个致动器410中的每个致动器410a、410b的电压并且因此维持振动构件在AGC中的振动模式的力(fx)可以没有被均匀分配到致动器410a、410b中的每个之间。因此，可需要连续监测并控制被供给每个致动器410a、410b的电压且因而每个致动器的ACG fx1、fx2。第一加权因子α可用于调整供给每个致动器410a、410b的电压。类似地，供给第二多个致动器415的每个致动器415a、415b的电压并且因此再平衡并偏移通过CVG围绕旋转轴线旋转产生的哥氏力的力(fy)可以没有被均匀分配到致动器415a、415b中的每个之间。因而，也可需要连续监测并且控制供给每个致动器415a、415b的电压且因而每个致动器的FTRfy1、fy2。第二加权因子β可用于调整供给每个致动器415a、415b的电压。第二加权因子α和第二加权因子β可分别由下式表示：
∑αi(t)＝1 (1)
Σβi(t)＝1 (2)
针对两个致动器的情况的AGC的合力(fx)可由下式表示：
fx＝Σfxi＝∑αi(t)fx→fx＝α(t)fx+(1-α(t))fx (3)
针对两个致动器的情况的再平衡的合力(FTR)(fy)可由下式表示：
fy＝Σfyi＝∑βi(t)fy→fy＝β(t)fy+(1-β(t))fy (4)
图5示出根据本发明的用于CVG控制的示例闭合回路控制回路，其具有分布式致动，以便至少减少并潜在地消除致动/拾取未对准的影响。CVG接收第一组输入和第二组输入，第一组输入涉及施加到第一多个致动器的以维持CVG的振动构件在第一振动模式(ω1)中以恒定幅度振动的自动增益控制(AGC)，第二组输入涉及施加到第二多个致动器的以使得通过CVG围绕z轴线(旋转轴线)旋转而引起的哥氏效应所产生力偏移的力-再平衡(FTR)。
第一组输入505a、505b和505n为被施加以驱动如图4所示的致动器405a和405b(关于输入505n的致动器未示出)的电压，以产生使CVG 525的振动构件以第一振动模式(ω1)振动的力。由每个致动器405a和405b的总和产生的沿着x轴线的合力(fx)可通过对应的加权因子(α1，α2，…，αn)被修改，以产生电压，从而使得针对405a和405b处的每个致动器的力510a、510b、510n维持第一振动模式(ω1)的恒定幅度。
第二组输入515a、515b和515n为被施加以感测如图4所示的致动器415a和415b(关于输入515n的致动器未示出)的电压，以产生力来抗衡当经历围绕z轴线的旋转时由使振动构件以第二振动模式(ω2)振动的哥氏效应所产生的力。提供给每个致动器415a和415b(输入515a、515b和515n)的总和的沿着y轴线的总抗衡力(fy)可通过对应的加权因子(β1，β2，…，βn)被修改，以产生电压，从而产生针对415a和415b处的每个致动器的抗衡力520a、520b、520n，以维持第二振动模式(ω2)的恒定幅度。
第一开关570和第二开关575可经设置接收并且切换来自530和540的输出电压，以提供如图6所示的模式转换功能。电压530在用于驱动轴线的拾取420处被测量，并且被提供给AGC 535以作为505a、505b、505n中的输入被提供。电压540在用于感测轴线的拾取425处被测量，并且被提供给FTR 545以作为515a、515b、515n中的输入被提供。如果在用于驱动轴线的拾取处测量的电压530的相位异相，则相位模块550可校正电压430的相位偏移。解调模块555从相位模块550获得相位信息并且从FTR 545获得电压，以产生然后被滤波器560过滤的解调电压。然后，可获得并且输出565CVG的角速度。
具有AGC致动与拾取之间的未对准a的调制FTR信号可表示为：
Figure BSA0000125476780000111
Figure BSA0000125476780000112
如果惯性速率已知(针对工厂校准)，则偏差可由下式测量：
Figure BSA0000125476780000113
如下对AGC控制的致动进行有意再分配：
fAGC，x＝[αcosρ+(1-α)cosρ]fx＝[cosρ]fx (8)
fAGC，y＝[αsinρ-(1-α)sinρ]fx＝[(2α-1)sinρ]fx (9)
所以AGC致动(控制)具有有意未对准以补偿物理未对准和阻尼不对称引起的偏差：
Figure BSA0000125476780000114
根据变化α(和
Figure BSA0000125476780000117
)的有效未对准(结合的物理未对准和有意未对准)使得
Figure BSA0000125476780000116
感测致动/拾取未对准可通过将驱动角度转换90°的模式逆转技术类似获得。在这种情况下，如果未对准为b：
Figure BSA0000125476780000121
如果惯性速度(针对工厂校准)，则偏差可由下式测量：
Figure BSA0000125476780000122
所以AGC(控制)具有有意未对准以补偿物理未对准和阻尼不对称引起的偏差：
Figure BSA0000125476780000123
根据变化β(和
Figure BSA0000125476780000126
)的有效未对准(结合的物理未对准和有意未对准)使得
Figure BSA0000125476780000125
图6A-6D示出根据本发明的CVG驱动轴线和感测轴线的示例模型转换，其可用于校正第二模型致动/拾取未对准。图6A示出沿着驱动轴线的第一振动模式ω1(AGC)，而图6B示出沿着感测轴线的第二振动模式ω2(FTR)。第一多个致动器410和第二多个致动器415可逆转，使得第二振动模式ω2(FTR)沿着驱动轴线，如图6C所示，而第一振动模式ω1(AGC)沿着感测轴线，如图6D所示。
在操作中，可从控制器获得第一控制信号以提供足以引起并且维持振动构件以第一振荡模式振动的电压。然后，可基于由CVG围绕旋转轴线旋转引起的振动构件的第二振荡模式检测电压。然后可提供足以使基于第二振荡模式的电压为零的抗衡信号。然后，可部分基于抗衡电压确定CVG的旋转速率。
所述的步骤无需按所讨论的相同顺序或使用相同的分离程度执行。根据需要各种步骤可被省略、重复、组合或分开，以实现相同或类似的目的或改进。相应地，本公开并非限于上述实施例，而是根据其等效的全部范围由随附权利要求限定。进一步地，在以上描述和所附权利要求中，除非特定说明，否则术语“执行”及其变型应被解释成与装置上的程序代码或指令的任何操作有关，无论是编译代码或指令、解释代码或指令或使用其他技术运行代码或指令。
进一步地，该公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种哥氏振动陀螺仪(100)，即“CVG”，其包括：
振动构件(112)；
控制器(130)；
第一多个致动器(410)，其电气耦合到所述振动构件(405)并且围绕所述CVG的驱动轴线被设置，并且可操作用于从所述控制器(130)获得控制信号并且提供足以引起并维持所述振动构件(405)以第一振荡模式振动的电压；以及
第二多个致动器(415)，其电气耦合到所述振动构件(405)并且围绕所述CVG的感测轴线被设置，并且可操作用于基于由所述CVG围绕旋转轴线旋转所引起的所述振动构件(405)的第二振荡模式检测电压并且提供足以使基于所述第二振荡模式的所述电压为零的抗衡信号，其中在模态参考系中所述感测轴线正交于所述驱动轴线，
其中所述控制器可操作用于部分基于所述抗衡信号确定所述CVG的所述旋转速率。
条款2.根据条款1所述的CVG，其中所述振动构件(405)相对于所述感测轴线和所述驱动轴线对称。
条款3.根据条款1所述的CVG，其中所述控制器(130)可操作用于通过对应的多个第一加权因子修改到所述第一多个致动器中的一个或更多个的所述控制信号，以补偿所述第一多个致动器中的一个或更多个相对于所述振动构件的布置的未对准。
条款4.根据条款3所述的CVG，其中所述控制器(130)可操作用于通过对应的多个第二加权因子修改到所述第二多个致动器中的一个或更多个的所述抗衡信号，以补偿所述第二多个致动器中的一个或更多个相对于所述振动构件的布置的未对准。
条款5.根据条款4所述的CVG，其中所述控制器(130)可操作用于按照相同的量预设所述对应的多个第一加权因子中的一个或更多个和所述对应的多个第二加权因子中的一个或更多个。
条款6.根据条款3所述的CVG，其中所述控制器(130)可操作用于基于所述控制信号与在与所述驱动轴线关联的拾取处测量的电压之间的检测到的未对准调整所述多个第一加权因子中的一个或更多个。
条款7.根据条款3所述的CVG，其中所述控制器(130)可操作用于调整所述多个第一加权因子中的一个或更多个和物理未对准与阻尼不对称，使得所述CVG的偏差被最小化或消除。
条款8.根据条款4所述的CVG，其中所述控制器(130)可操作用于调整所述多个第二加权因子中的一个或更多个和物理未对准与阻尼不对称，使得所述CVG的偏差被最小化或消除。
条款9.一种用于补偿哥氏振动陀螺仪(“CVG”)中的偏差的方法，所述CVG包括振动构件(405)、控制器(130)、耦合到所述振动构件(405)并围绕所述CVG的驱动轴线被设置的第一多个致动器(410)和耦合到所述振动构件(405)并围绕所述CVG的感测轴线被设置的第二多个致动器(415)，其中所述驱动轴线和所述感测轴线在模态参考系中彼此正交，所述方法包括：
从所述控制器(130)获得来自所述控制器的第一控制信号，以提供足以引起并且维持所述振动构件(405)以第一振荡模式振动的电压；
基于由所述CVG围绕旋转轴线的旋转引起的所述振动构件(405)的第二振荡模式，通过所述控制器(130)检测电压；
通过所述控制器(130)提供足以使基于所述第二振荡模式的所述电压为零的抗衡信号；以及
至少部分基于所述抗衡信号，通过所述控制器(130)确定所述CVG的所述旋转的速率。
条款10.根据条款9所述的方法，其中所述振动构件(405)相对于所述感测轴线和所述驱动轴线对称。
条款11.根据条款9所述的方法，其进一步包括通过对应的多个第一加权因子通过所述控制器(130)修改到所述第一多个致动器中的一个或更多个的所述控制信号，以补偿所述第一多个致动器中的一个或更多个相对于所述振动构件的布置的未对准。
条款12.根据条款11所述的方法，其进一步包括通过对应的多个第二加权因子通过所述控制器修改到所述第二多个致动器中的一个或更多个的所述抗衡信号，以补偿所述第二多个致动器中的一个或更多个相对于所述振动构件的布置的未对准。
条款13.根据条款12所述的方法，其进一步包括，通过所述控制器将所述对应的多个第一加权因子中的一个或更多个和所述对应的多个第二加权因子中的一个或更多个设定为相同的量。
条款14.根据条款11所述的方法，其进一步包括，基于在所述控制信号与在与所述驱动轴线关联的拾取处测量的电压之间的检测到的未对准，通过所述控制器调整所述多个第一加权因子中的一个或更多个。
条款15.根据条款11所述的方法，其进一步包括通过所述控制器调整所述多个第一加权因子中的一个或更多个和物理未对准与阻尼不对称，使得所述CVG的偏差被最小化或消除。
条款16.根据条款12所述的方法，其进一步包括通过所述控制器调整所述多个第二加权因子中的一个或更多个和物理未对准与阻尼不对称，使得所述CVG的偏差被最小化或消除。
本公开并非限于在该申请中所述的特定实施例，这些实施例旨在作为各方面的说明。如对本领域的技术人员所显而易见的，在未背离其精神和范围的情况下，可做出许多修改和变化。从上述描述中，除本文列举的那些以外，在该公开范围内的功能等效的方法和设备将对本领域的技术人员显而易见。此类修改和变化旨在属于随附权利要求的范围内。本公开仅由随附权利要求的术语连同等效的全部范围限制。还应理解，本文所用的专有名词仅为描述特定实施例的目的，且并非旨在为限制性的。
参照本文大量使用的任何复数和/或单数，本领域的技术人员可针对上下文和/或应用按需将复数转化为单数和/或将单数转化为复数。为清楚起见，本文可清楚地阐述各种单数/复数交换。
本领域的技术人员将理解的是，通常，本文使用的术语，并且特别是在随附权利要求(例如，随附权利要求的主体)中的术语一般意欲作为“开放性”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”等)。本领域的技术人员还将理解，如果引入的权利要求叙述的特定数目是有意的，则此意图将在权利要求中明确地叙述，并且在此类叙述不存在时则不存在此意图。例如，为帮助理解，以下随附权利要求可包括使用介绍性短语“至少一个”和“一个或更多个”以介绍权利要求叙述。然而，此类短语的使用不应理解为暗示用不定冠词“一个”或“一种”引入权利要求叙述使包含此类引入权利要求叙述的任何特定权利要求限于仅包含一个此类叙述的实施例，即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一个或更多个”或“至少一个”和诸如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”应被解释成意为“至少一个”或“一个或更多个”)的不定冠词时；这适用于引入权利要求叙述的定冠词的使用。另外，即使引入的权利要求叙述的特定数目被明确列出，但本领域的技术人员将认识到此类叙述应被解释成至少意为所叙述的数目(例如，仅叙述“两个叙述物”但无其他修饰语意为至少两个叙述物，或两个或更多个叙述物)。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一个等”的惯例的那些实例中，通常此类句法结构在预期本领域技术人员应当理解此惯例这个意义上进行(例如，“具有A、B和C中的至少一个的***”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、一同具有A和B、一同具有A和C、一同具有B和C和/或一同具有A、B和C等的***)。在使用类似于“A、B和C中的至少一个等”的惯例的那些实例中，通常此类句法结构在预期本领域技术人员应当理解此惯例这个意义上进行(例如，“具有A、B和C中的至少一个的***”将包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、一同具有A和B、一同具有A和C、一同具有B和C和/或一同具有A、B和C等的***)。本领域的技术人员还应当理解，无论在说明书、权利要求还是附图中，实际上表示两个或更多个备选项的任何转折连词和/或短语应当被理解成是为构想包括这些项中的一个、这些项中的任一个或两者皆然的可能性。例如，短语“A或B”应理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
另外，在该公开的特征或方面按照马库什组进行描述的情况下，本领域的技术人员将认识到，该公开也因此按照马库什组的任意单个成员或成员子组被描述。
如本领域的技术人员将理解，出于任何目的或者全部目的，诸如根据所提供的书面说明，本文公开的所有范围还包含任何与所有可能的子范围及其组合。任何列出的范围均可容易的被认为充分描述并使得同一范围可被分成至少相等的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性示例，本文讨论的每个范围可容易范围下三分之一、中间三分之一和上三分之一等。如本领域的技术人员还将理解的，所有语言诸如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”等包括所叙述的数目并且是指可以如上讨论接着分成子范围的范围。最后，如本领域的技术人员所理解，范围包括每个单个成员。
尽管本文已经公开各个方面和实施例，但其他方面和实施例将对本领域的技术人员显而易见。在由随附权利要求所指示的真实范围和精神的情况下，本文公开的各个方面和实施例是为说明的目的，且并非旨在为限制性的。

Claims (4)

1.一种哥氏振动陀螺仪，即“CVG”，其包括：
振动构件；
控制器；
第一多个致动器，其电气耦合到所述振动构件并且围绕所述CVG的驱动轴线被设置，并且可操作用于从所述控制器获得控制信号并且提供足以引起并维持所述振动构件以第一振荡模式振动的电压；以及
第二多个致动器，其电气耦合到所述振动构件并且围绕所述CVG的感测轴线被设置，并且可操作用于基于由所述CVG围绕旋转轴线旋转引起的所述振动构件的第二振荡模式检测电压并且提供足以使基于所述第二振荡模式的所述电压为零的抗衡信号，其中在模态参考系中所述感测轴线正交于所述驱动轴线，
其中所述控制器可操作用于：
部分基于所述抗衡信号确定所述CVG的所述旋转的速率；以及
通过对应的多个第一加权因子修改到所述第一多个致动器中的一个或更多个的所述控制信号，以补偿所述第一多个致动器中的一个或更多个相对于所述振动构件的布置的未对准，其中所述对应的多个第一加权因子中的每个第一加权因子对应于所述第一多个致动器中的所述一个或更多个中的一个致动器；
其中所述控制器进一步可操作用于：
基于所述控制信号与在与所述驱动轴线关联的拾取处测量的电压之间的检测到的未对准，调整所述多个第一加权因子中的一个或更多个；或者
调整所述多个第一加权因子中的一个或更多个并且补偿物理未对准与阻尼不对称，使得所述CVG的偏差被最小化或消除；或者
通过对应的多个第二加权因子修改到所述第二多个致动器中的一个或更多个的所述抗衡信号，以补偿所述第二多个致动器中的一个或更多个相对于所述振动构件的布置的未对准，其中所述对应的多个第二加权因子中的每个第二加权因子对应于所述第二多个致动器中的所述一个或更多个中的一个致动器；以及
调整所述多个第二加权因子中的一个或更多个并且补偿物理未对准与阻尼不对称，使得所述CVG的偏差被最小化或消除。
2.根据权利要求1所述的CVG，其中所述控制器可操作用于按照相同的量预设所述对应的多个第一加权因子中的一个或更多个和所述对应的多个第二加权因子中的一个或更多个。
3.一种用于补偿哥氏振动陀螺仪中的偏差的方法，该哥氏振动陀螺仪即“CVG”，所述CVG包括振动构件、控制器、耦合到所述振动构件并围绕所述CVG的驱动轴线被设置的第一多个致动器和耦合到所述振动构件并围绕所述CVG的感测轴线被设置的第二多个致动器，其中所述驱动轴线和所述感测轴线在模态参考系中彼此正交，所述方法包括：
从所述控制器获得来自所述控制器的第一控制信号，以提供足以引起并且维持所述振动构件以第一振荡模式振动的电压；
基于由所述CVG围绕旋转轴线的旋转引起的所述振动构件的第二振荡模式，通过所述控制器检测电压；
通过所述控制器提供足以使基于所述第二振荡模式的所述电压为零的抗衡信号；
至少部分基于所述抗衡信号，通过所述控制器确定所述CVG的所述旋转的速率；以及
通过对应的多个第一加权因子通过所述控制器修改到所述第一多个致动器中的一个或更多个的所述控制信号，以补偿所述第一多个致动器中的一个或更多个相对于所述振动构件的布置的未对准，其中所述对应的多个第一加权因子中的每个第一加权因子对应于所述第一多个致动器中的所述一个或更多个中的一个致动器；
其中所述方法进一步包括：
基于在所述控制信号与在与所述驱动轴关联的拾取处测量的电压之间的检测到的未对准，通过所述控制器调整所述多个第一加权因子中的一个或更多个；或者
通过所述控制器调整所述多个第一加权因子中的一个或更多个并且补偿物理未对准与阻尼不对称，使得所述CVG的偏差被最小化或消除；或者
通过对应的多个第二加权因子通过所述控制器修改到所述第二多个致动器中的一个或更多个的所述抗衡信号，以补偿所述第二多个致动器中的一个或更多个相对于所述振动构件的布置的未对准，其中所述对应的多个第二加权因子中的每个第二加权因子对应于所述第二多个致动器中的所述一个或更多个中的一个致动器；以及
通过所述控制器调整所述多个第二加权因子中的一个或更多个并且补偿物理未对准与阻尼不对称，使得所述CVG的偏差被最小化或消除。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括，通过所述控制器将所述对应的多个第一加权因子中的一个或更多个和所述对应的多个第二加权因子中的一个或更多个设定为相同的量。
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