基于MEMS-陸用多普勒測速儀組合的高精度陸用多普勒測速儀系統(tǒng)研究.pdf

1、現代戰(zhàn)爭要求地面作戰(zhàn)車輛快速、準確的進入作戰(zhàn)陣地,精確判斷自身的位置和方向。高精度的速度信息是車輛定位、定向的重要參數?，F有的測速系統(tǒng)都有不同的缺點,很難獲得高精度速度參數。多普勒測速儀具有精度高、動態(tài)響應快、環(huán)境適應能力強和非接觸式的測量方式等優(yōu)點,已經成為現代陸用導航測速系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。MEMS以其體積小、重量輕、價格便宜,近年來受到導航領域的廣泛關注。MEMS可以為多普勒測速儀提供必要的姿態(tài)信息,而且兩者的輸出速度可以互相校正

2、,獲得更高精度的速度值。本文從實踐的角度出發(fā),對超聲波多普勒測速儀的原理、測頻算法以及與MEMS的組合方式進行分析和研究。以期該技術能夠在陸用導航領域得到廣泛的應用。
　　本文首先指出了現有陸用導航測速方式的不足。闡述了超聲波多普勒測速儀相對于其它測速方式的優(yōu)點。并對車載導航系統(tǒng)在國內外的發(fā)展狀況做了簡單的說明。系統(tǒng)的分析了單波束和雙波束的測速原理,指出雙波束測速系統(tǒng)不但可以有效的減小因公式簡化而產生的誤差,而且可以有效的抑制因路

3、面顛簸起伏造成發(fā)射角度變化產生的誤差。因此本系統(tǒng)采用雙波束作為多普勒測速儀的測速方式。文中詳細分析了影響多普勒測速儀的誤差源,并建立了相應的誤差模型。比較分析了三種常用的測頻方法:過零檢測法、復相關法和功率譜估計檢測法。最終確定復相關法作為系統(tǒng)的頻率測量方法。
　　明確了MEMS和多普勒測速儀組合的可行性,論述了松組合和緊組合的不同,并采用緊組合作為系統(tǒng)的組合方案。緊組合不但可以為MEMS提供誤差反饋校正抑制MEMS的誤差積累,還

4、可以降低多普勒測速儀刻度誤差系數,提高多普勒測速儀的測速精度。以MEMS和多普勒測速儀的誤差模型建立了組合系統(tǒng)的誤差模型,建立了組合系統(tǒng)的狀態(tài)方程和量測方程。
　　根據MEMS和多普勒測速儀的工作原理,確立了組合系統(tǒng)的結構。系統(tǒng)主要包括:MEME模塊、多普勒測速儀以及控制電路。并對多普勒測速儀的硬件結構和軟件流程進行詳細的設計和分析。多普勒測速儀以TMS320F28335數字信號處理芯片(DSP)作為硬件的控制核心,使用數字信號處