基于dsp的mems陀螺信号采集与处理系统设计（可复制）.pdf

摘要近年来,⒒缦低技术的微惯性传感器的研究与发展受到优点,所以它在汽车工业、航空航天以及机器人等领域具有广阔的应用价值和翦景。目前陀螺的精度还不是很高,除改进设计和制造方法提高其径。而且研究表琵,随机噪声是影响陀螺精度的重要因素。因此,为了降低陀螺的噪声,提高其精度,设计了采用公司数字信号处理器腗勇菪藕攀凳辈杉氪硐低场S行迪至送勇信号随机误差部分降噪功能。首先对所设计的系统中的陀螺信号进行了分析研究,介绍了隧机漂移的几种辨识方法。在对试验实测数据进行必要的预处理后,采用时闻序列分析法对陀螺随机漂移信号进行建模,并选择了合适的模型类型和阶次,检验了模型适用性。随后根据模型参数,建立了状态方程和观测方程,然后给出了该装置总体软硬件实现方案。硬件方面介绍了的主要特点,并以该:诵男酒治龊蜕杓屏耸莶杉硐低车耐围接因电路:软件方面,阐述了利用公司的煽7⒒肪矯开发系统软件的具体方案,将采集处理按照功能划分为三个任务部分,并给出设计流程,采用镅杂牖惚嘤镅曰旌媳喑蹋拐庑┤挝癜凑罩付ǖ挠畔燃对行,提高了系统的工省经过系统调试,实现了对陀螺信号的采样、转换与传输,并得出信号处理仿真效果,具有一定的工程应用价值。关键词:陀螺;凰婊疲豢ǘ瞬了广泛的重视。微硅陀螺具有体积小、重量轻、可靠性高、易于系统集成等精度外,对陀螺信号进行采集和处理提高其精度也是有效的技术途进行了卡尔曼滤波,滤波效果明显。啥尔滨工程大学硕士学位论文
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第滦髀课题研究的背景和意义经过一个多世纪的发展,出现了许多不同类型的惯性传感器,它们不但满足由于惯性器件特别是陀螺仪的结构复杂,成本高,限制了惯性器件应用体转子陀螺仪、振动陀螺仪等;另一类以近代物理学为基础,如激光陀螺仪、光纤陀螺仪等,这些新型陀螺仪精度较低,能够满足战术级精度惯性系统应用需要,也使惯性系统的成本有所降低,体积有所减小。近年来,基于篗统技术的微惯性传感器的研究与发展受到了广泛的重视。其中陀螺仪的精度以每两年一个数量级的速度发展>」芷渚ǘ热晕薹ㄓ牖底W油系统集成等优点,所以它在汽车工业、航空航天以及机器人等领域具有广阔高其精度,但是制造高精度陀螺仪不但技术难,而且成本高。因此惯性界一过对陀螺信号进行采集和处理从而提高其精度是有效的技术途径。然而传统数字信号处理器某鱿趾凸惴菏褂茫芎玫芈懔耸莶杉低扯于核心处理器的要求。无论从实时处理外部事件卸稀/的能力,还是对于数据运算的速度和精度来看,藕糯砥鞫加蟹浅4蟮挠攀啤4幽陀螺仪和加速度计是各类惯性系统的核心测量元件,统称为惯性传感器。了各种武器装备系统的应用要求,在一些民用领域也有所应用¨’。领域的扩大。目前已经研制出了许多种不同原理和类型的陀螺仪。总体来看,陀螺仪可以分为两大类:一类是以经典力学为基础,如刚体转子陀螺仪、流⒒缦螺和光学陀螺相比,但是陀螺具有体积小、重量轻、可靠性高、易于的应用价值和前景。基于目前陀螺的精度还不是很高,通过改进设计和制造方法可提直寻求各种有效方法来提高陀螺仪的精度,降低惯导系统的成本。此外,通的采集系统在软件上采用单任务顺序结构,实时性差,难以满足陀螺实时信号处理的要求。哈尔滨工程大学硕士学位论文
相关技术国内外研究现状惯性陀螺的发展现状部结构上看,与传统的冯·偌依曼结构不同,数字信号处理器采用了程序存器在指令上实现多级流水操作,并采用特殊的数据运算指令快速实现了乘法累加等常用的数字信号处理运算操作;脑诵兴俣缺却车牡テ欤从上世纪年代问世以来,在通信,控制,图像处理,语音处理等领域得到本课题对基于耐勇菪藕糯硐低辰型勇菪藕挪杉按砑际跹术产生了一次新的飞跃。世纪年代以来,吕装实验室、展微硅陀螺、微硅加速度计等微型惯性仪表的研究,有的已形成产品,进而进行微型惯性测量组合的研究。美国国防部将技术列为国防部的关键储器与数据存储器分开的哈佛结构与多总线的峁梗欢沂中藕糯而且运算精度也很高。所有这些,都大大提高了数字信号处理器的运算与处理能力,使得它兼有事务密集型处理器和运算密集型处理器的特点。了极其广泛的应用一影响陀螺精度的主要因素是陀螺漂移。通常陀螺信号漂移可分为确定性漂移和随机漂移两种类型。只要所建立的数学模型足够精确,通过漂移补偿计算,便可消除确定性漂移对陀螺精度的影响。然而,随机漂移受外部环境噪声等不确定性因素的影响,所以在陀螺中不能用简单的方法加以补偿。陀螺随机漂移中含有较多的随机噪声,而通过时间序列建模,并进行卡尔曼滤波可以获得较好的去噪效果,所以适用于陀螺信号滤波。究。针对目前陀螺的精度还不是很高的情况,为了降低陀螺的噪声,改善非线性性能,提高其精度,提出了采用公司的数字信号处理器腗勇菪藕挪杉氪硐低常酝勇菪藕沤胁杉滤波、降噪等处理。微机械振动陀螺是技术应用的一个重要方面,它