光纖陀螺尋北系統(tǒng)研究.pdf

1、以光纖陀螺和加速度計為主要傳感器的快速、高精度尋北技術,在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中的武器系統(tǒng)以及民用勘測領域中發(fā)揮著重要的作用。由于光纖陀螺相較于傳統(tǒng)的機械陀螺具有很多的優(yōu)點,諸如靈敏度較高、動態(tài)范圍較大、成本較低等,十分適合小型化、高精度、低成本要求的尋北系統(tǒng)的研究。因此,基于這些因素,本文設計并研制了一套由單軸光纖陀螺和單軸加速度計構成的尋北系統(tǒng)。
　　 本文在充分了解陀螺尋北系統(tǒng)的發(fā)展歷程以及光纖陀螺發(fā)展與應用基礎上,分析了光纖陀螺的

2、主要性能指標和測量原理,研究了由單軸光纖陀螺和單軸加速度計組成的尋北儀的測量原理和幾種常見的坐標系,并提出了幾種尋北方案,并對各種尋北方案進行比較,選擇了合適、高效的四位置尋北方案。
　　 根據(jù)系統(tǒng)設計要求,本文給出了光纖陀螺尋北系統(tǒng)的整體設計方案。首先通過選擇合適的光纖陀螺和加速度計傳感器,并根據(jù)傳感器輸出信號的特點,設計了相應的信號采集電路,并對加速度計信號進行二階低通濾波和AD轉換;其次以FPGA的最小系統(tǒng)為核心,設計了相

3、應的主控電路,并配置了相關的NiosⅡ軟核;最后,根據(jù)系統(tǒng)的尋北原理和信號預處理方法,本系統(tǒng)還設計了整個系統(tǒng)的尋北算法流程和相關模塊的軟件程序,完成了系統(tǒng)的基本設計。
　　 本文深入分析和總結了影響光纖陀螺尋北系統(tǒng)精度的誤差源。在此基礎上,一方面采用ALLAN方差法對光纖陀螺建立誤差模型,對光纖陀螺輸出特性中的各種誤差系數(shù)做出分析,同時繪制出本系統(tǒng)的光纖陀螺ALLAN方差曲線圖;另一方面通過粗野剔除和平滑濾波等方法對傳感器的原始