光纖陀螺尋北系統(tǒng)研究.pdf

1、以光纖陀螺和加速度計(jì)為主要傳感器的快速、高精度尋北技術(shù),在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的武器系統(tǒng)以及民用勘測(cè)領(lǐng)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(jī)械陀螺具有很多的優(yōu)點(diǎn),諸如靈敏度較高、動(dòng)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(shè)計(jì)并研制了一套由單軸光纖陀螺和單軸加速度計(jì)構(gòu)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(yīng)用基礎(chǔ)上,分析了光纖陀螺的

2、主要性能指標(biāo)和測(cè)量原理,研究了由單軸光纖陀螺和單軸加速度計(jì)組成的尋北儀的測(cè)量原理和幾種常見的坐標(biāo)系,并提出了幾種尋北方案,并對(duì)各種尋北方案進(jìn)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(shè)計(jì)要求,本文給出了光纖陀螺尋北系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。首先通過(guò)選擇合適的光纖陀螺和加速度計(jì)傳感器,并根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了相應(yīng)的信號(hào)采集電路,并對(duì)加速度計(jì)信號(hào)進(jìn)行二階低通濾波和AD轉(zhuǎn)換;其次以FPGA的最小系統(tǒng)為核心,設(shè)計(jì)了相

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