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激光陀螺捷联惯导系统数据采集电路的分析与实现

陈静媛  
【摘要】: 激光陀螺捷联惯导系统是当今惯导系统发展的主要方向之一,有极大的研究价值和广阔的应用前景。由于计算机嵌入式技术及数字信号处理技术的发展,为激光陀螺抖动解调提供了新的思路和方法,本课题就是利用新技术来研究如何为导航解算提供高质量的惯性测量数据。 本文首先分析了激光陀螺的工作原理,由于闭锁误差对激光陀螺的影响,采取抖动偏频的措施来减小闭锁误差,这样也必然引入机械抖动信号,就必须对激光陀螺输出的原始数据中抖动引起的高频振动进行消除。本文采用数字滤波的方法,来消除机抖陀螺的机械抖动及其他因素引起的高频测量噪声。 由于FIR滤波器可以满足系统对幅度和相位特性的严格要求,避免模拟滤波器的温漂和随机噪声等问题,所以本文选用FIR滤波器来滤除机抖和一些干扰信号。采用DA算法,DA算法就是将乘法运算转换成基于查找表结构,并且高效地实现多个乘法运算操作,在速度和资源占用上都有比利用乘法器结构设计FIR滤波器不可比拟的优势。数据采集电路中用到的计数器、锁存器、滤波器等主要功能电路和数字信号处理算法均在FPGA内实现,本文在设计过程中遵守FPGA设计的指导原则,力求达到工作频率和使用面积上的最优。 本文采用PC/104系统作为控制模块,编写了其在DOS操作系统下的驱动程序,通过中断方式对数据进行输出显示。为了进一步验证采集电路的正确性,对惯导系统进行了静态实验,并对陀螺的数据进行功率谱密度分析,进一步证明了本采集电路系统的正确性。


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