轉(zhuǎn)子式陀螺儀信號(hào)處理技術(shù)研究.pdf

1、球碟轉(zhuǎn)子式陀螺儀輸出的信號(hào)具有信號(hào)微弱，噪聲干擾大，有效信號(hào)頻帶內(nèi)的噪聲高等特點(diǎn)。為了優(yōu)化具有這些特點(diǎn)的球碟轉(zhuǎn)子式陀螺儀信號(hào)，本文設(shè)計(jì)了針對(duì)本文研究的球碟轉(zhuǎn)子式陀螺儀而進(jìn)行優(yōu)化的開關(guān)解調(diào)電路，也設(shè)計(jì)了經(jīng)典濾波器與現(xiàn)代濾波器相結(jié)合的新型級(jí)聯(lián)數(shù)字濾波器。本文結(jié)合了硬件信號(hào)處理與數(shù)字信號(hào)處理的雙重優(yōu)點(diǎn)，以級(jí)聯(lián)的方式來滿足對(duì)于球碟轉(zhuǎn)子式陀螺儀的信號(hào)的高性能和高靈敏度的處理要求。
　　在硬件信號(hào)處理部分，為了將球碟轉(zhuǎn)子式陀螺儀的電容的變化量

2、轉(zhuǎn)化為電壓變化量，本文首先設(shè)計(jì)了電荷放大器和后級(jí)的差分放大器。這兩者的級(jí)聯(lián)使得球碟轉(zhuǎn)子式陀螺儀輸出的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)化為了電壓信號(hào)。最后為了提高系統(tǒng)的性能，本文設(shè)計(jì)了無(wú)衰減信號(hào)移相器、精密參考源和電壓基準(zhǔn)源，也運(yùn)用了高精密電阻電容、阻抗匹配等等。這些技術(shù)的應(yīng)用大大優(yōu)化了傳統(tǒng)經(jīng)典開關(guān)解調(diào)電路的架構(gòu)，提升了系統(tǒng)的性能。
　　為了方便后級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理和滿足信號(hào)處理高精度和高速度的要求，本文設(shè)計(jì)了高精度的高速的AD轉(zhuǎn)換電路。采用AD7655作

3、為AD轉(zhuǎn)換部分的芯片，設(shè)了AD轉(zhuǎn)換電路，搭建了實(shí)際的AD采樣電路板，最終實(shí)現(xiàn)了5KHz的轉(zhuǎn)換速率和16位的高精度。
　　在數(shù)字信號(hào)處理部分，本文設(shè)計(jì)了12階巴特沃斯低通濾波器、1000級(jí)滑窗平均值濾波器、多傳感器融合卡爾曼濾波算法。經(jīng)過算法的實(shí)際驗(yàn)證和性能的評(píng)估，本文發(fā)現(xiàn)1000級(jí)滑窗平均值濾波器表現(xiàn)出了更高的信噪比。而且多傳感器卡爾曼濾波器在提高信號(hào)穩(wěn)定性方面更勝一籌。在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，DSP處理器有著獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，具有浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)