硅微機械陀螺的信號分析與處理.pdf

1、硅微機械陀螺經(jīng)過本單位多年的探索和實踐生產(chǎn)，制作工藝有了很大的改進，產(chǎn)品的模擬性能已經(jīng)逐漸提高并且也能達到較高的穩(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用到實際的慣性制導上卻成了現(xiàn)時大規(guī)模推廣應用該產(chǎn)品的瓶頸。鑒于國內(nèi)尚沒有有關該種陀螺的應用性技術報道。本文探索性的利用陀螺信號特征設計了兩種應用，并結合數(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、自轉頻率的測量儀器。該儀器是利用旋轉體自身旋轉代替驅(qū)動，因而結構簡單、成本低，可廣泛應用在旋轉載體的自旋角速度的姿態(tài)測量中。論文從無驅(qū)動硅微機械陀螺的輸出信號特征出發(fā)，分析其特點，首先設計出了提取較微弱的敏感信號的模擬放大電路，然后結合信號特征，設計了以單片機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，設計出了具有測量自旋頻率的

3、該系統(tǒng)。
　　 本文所討論的應用之二是利用無驅(qū)動硅微機械陀螺的輸出信號，結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)的設計是建立在應用一的基礎上，加上額外的一個加速度計的輸出信號作為地球坐標的參考，原理就是利用其輸出信號的相位差進行比較，得出了以地球坐標系為基礎的偏航和俯仰角度。然后利用陀螺輸出信號的特點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，在應用一的基礎上加入另一個AD采樣通道用以對加速度計的信號進行采樣。軟件程序方面還是以C51為主，在KEIL集成環(huán)境下進行。算法選擇了簡潔、快速的過零點相位檢測方法，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