硅微機(jī)械陀螺的信號分析與處理.pdf

1、硅微機(jī)械陀螺經(jīng)過本單位多年的探索和實(shí)踐生產(chǎn)，制作工藝有了很大的改進(jìn)，產(chǎn)品的模擬性能已經(jīng)逐漸提高并且也能達(dá)到較高的穩(wěn)定輸出，其用戶也逐漸增多，但是由于該陀螺的特殊性以及前沿性，如何有效利用該陀螺的輸出信號應(yīng)用到實(shí)際的慣性制導(dǎo)上卻成了現(xiàn)時大規(guī)模推廣應(yīng)用該產(chǎn)品的瓶頸。鑒于國內(nèi)尚沒有有關(guān)該種陀螺的應(yīng)用性技術(shù)報道。本文探索性的利用陀螺信號特征設(shè)計了兩種應(yīng)用，并結(jié)合數(shù)字電路做出產(chǎn)品，用于滿足一些用戶在此方面的要求。
　　 本文討論的應(yīng)用之一

2、是利用陀螺的輸出信號的特征的提取，研究出了具有測量載體自旋角速度、自轉(zhuǎn)頻率的測量儀器。該儀器是利用旋轉(zhuǎn)體自身旋轉(zhuǎn)代替驅(qū)動，因而結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可廣泛應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)載體的自旋角速度的姿態(tài)測量中。論文從無驅(qū)動硅微機(jī)械陀螺的輸出信號特征出發(fā)，分析其特點(diǎn)，首先設(shè)計出了提取較微弱的敏感信號的模擬放大電路，然后結(jié)合信號特征，設(shè)計了以單片機(jī)MSC1214Y3為核心的處理該信號的數(shù)字電路，加上較為簡潔的算法，利用C語言編寫程序，設(shè)計出了具有測量自旋頻率的

3、該系統(tǒng)。
　　 本文所討論的應(yīng)用之二是利用無驅(qū)動硅微機(jī)械陀螺的輸出信號，結(jié)合另外加入的一個加速度計輸出信號，研究出了具有測量偏航、俯仰方向和角度大小的一個慣性組合系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計是建立在應(yīng)用一的基礎(chǔ)上，加上額外的一個加速度計的輸出信號作為地球坐標(biāo)的參考，原理就是利用其輸出信號的相位差進(jìn)行比較，得出了以地球坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的偏航和俯仰角度。然后利用陀螺輸出信號的特點(diǎn)獲取了載體在偏航和俯仰過程中的角速度大小，利用數(shù)學(xué)積分得出了其偏航和

4、俯仰角度的大小。硬件方面幾乎和應(yīng)用一相同，就是在提取信號的模擬板上加上了必要的加速度計，經(jīng)過隔直流和放大的處理后進(jìn)入數(shù)字板的AD采樣通道。數(shù)字板方面也無大的變化，在應(yīng)用一的基礎(chǔ)上加入另一個AD采樣通道用以對加速度計的信號進(jìn)行采樣。軟件程序方面還是以C51為主，在KEIL集成環(huán)境下進(jìn)行。算法選擇了簡潔、快速的過零點(diǎn)相位檢測方法，這種方法所需信號處理器的要求低，在成本方面和開發(fā)難度方面占有優(yōu)勢。
　　 論文的最后是對整個研究生階段所