轉子式陀螺儀信號處理技術研究.pdf

1、球碟轉子式陀螺儀輸出的信號具有信號微弱，噪聲干擾大，有效信號頻帶內的噪聲高等特點。為了優(yōu)化具有這些特點的球碟轉子式陀螺儀信號，本文設計了針對本文研究的球碟轉子式陀螺儀而進行優(yōu)化的開關解調電路，也設計了經(jīng)典濾波器與現(xiàn)代濾波器相結合的新型級聯(lián)數(shù)字濾波器。本文結合了硬件信號處理與數(shù)字信號處理的雙重優(yōu)點，以級聯(lián)的方式來滿足對于球碟轉子式陀螺儀的信號的高性能和高靈敏度的處理要求。
　　在硬件信號處理部分，為了將球碟轉子式陀螺儀的電容的變化量

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

3、為AD轉換部分的芯片，設了AD轉換電路，搭建了實際的AD采樣電路板，最終實現(xiàn)了5KHz的轉換速率和16位的高精度。
　　在數(shù)字信號處理部分，本文設計了12階巴特沃斯低通濾波器、1000級滑窗平均值濾波器、多傳感器融合卡爾曼濾波算法。經(jīng)過算法的實際驗證和性能的評估，本文發(fā)現(xiàn)1000級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穩(wěn)定性方面更勝一籌。在數(shù)字信號處理領域，DSP處理器有著獨有的優(yōu)勢，具有浮點數(shù)運