加速度計尋北儀的數(shù)據(jù)采集與算法的設(shè)計.pdf

1、隨著導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展,尋北儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域。相比陀螺式尋北儀,加速度計無陀螺尋北儀具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快、價格低廉、穩(wěn)定性好等特點。在導(dǎo)航、勘探、采礦、工程測量方面擁有廣泛的應(yīng)用價值,尤其在頁巖氣勘探、開采上,具有迫切需求。本文根據(jù)加速度計無陀螺尋北系統(tǒng)的實際應(yīng)用環(huán)境,以某地質(zhì)頁巖氣勘探開采的應(yīng)用需求為背景,開展了加速度計尋北系統(tǒng)的研究與設(shè)計。
　　本文以頁巖氣勘探開采為背景,充分利用加速度計體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、可

2、靠性高等優(yōu)點,研究了以石英撓性加速度計為核心構(gòu)成的尋北系統(tǒng)。重點研究了基于FPGA的加速度計的數(shù)據(jù)采集與處理,針對加速度計輸出信號比較微弱,電流幅值極低,很容易受到外界條件的干擾,測量難度大等缺點,研究并采用一種離散快速正交小波變換(Mallat算法)的方法對加速度計輸出數(shù)據(jù)進行去噪,得到了較好的濾波效果。在此基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)進行了動態(tài)性能測試。實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有成本低、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,滿足某地質(zhì)頁巖氣應(yīng)用背景的需

3、求。
　　首先,本文綜述了尋北系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,并闡述了尋北的基本原理。在此基礎(chǔ)上,分析了尋北系統(tǒng)的主要精度影響因素,提出了提高精度的方法。同時對加速度計輸出信號的特點進行分析,為后續(xù)的設(shè)計做準(zhǔn)備。
　　然后,在硬件電路設(shè)計方面,主要設(shè)計了I/V轉(zhuǎn)換模塊與精密數(shù)據(jù)采集模塊。根據(jù)FPGA中自頂向下的設(shè)計方法,采用Verilog HDL硬件語言對精密數(shù)據(jù)采集模塊與傳輸模塊進行描述,同時給出了各個模塊的仿真波形,驗證了上述兩個