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激光陀螺捷联惯导组件数据采集电路设计及实现

作　者: 谢绪煜
导　师: 李锦明
学　校: 中北大学
专　业: 电路与系统
关键词: 激光陀螺数据采集 FIR滤波器高精度AD
分类号: TN79
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

激光陀螺捷联惯导组件作为惯性导航系统的一种理想仪表,在国内外的惯性导航系统已获得广泛应用,是当今惯导系统研究的重点。由于激光陀螺采用机械抖动偏频技术来减少闭锁误差,这就必然会在激光陀螺的输出引入高频抖动信号和随机噪声,因此必须对高频抖动信号和随机噪声进行滤波消除。然而要对激光陀螺的输出信号进行滤波,最有效方法就是通过捷联惯导组件的数据采集电路以数字滤波的方式来实现。惯导组件的石英挠性加速度计输出信号是导航解算的位移信号,其精度影响到计算姿态的精度,因此该信号需要采用高精度AD进行采集转换。提高数据采集电路的精度是捷联惯导系统需要研究的重点方向。文中介绍了激光陀螺的工作原理以及闭锁效应带来的误差,并对消除闭锁误差的方法机械抖动偏频技术进行阐述。FIR滤波器具有严格的线性相位和稳定的系统,可以满足对激光陀螺的输出信号进行滤波的要求,因此本系统采用FIR滤波器滤除抖动偏频的高频和随机噪声信号。为了减少数据采集电路的体积、提高数据采集的精度和发送的同步性,本设计利用了FPGA对信号进行采集和实现FIR数字滤波功能;石英挠性加速度计的输出模拟信号利用18位的AD转换器进行转换。本文对系统的硬件设计和程序设计都作了详细说明,重点介绍了AD驱动电路的、FIR滤波模块和AD采集控制模块设计。为了进一步验证采集电路的正确性,对惯导系统进行了实验,进一步验证了数据采集电路设计的正确性。

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