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石英挠性加速度计信号采集与误差补偿方法研究
| 论文题名： | 石英挠性加速度计信号采集与误差补偿方法研究 |
| 关键词： | 船舶导航;惯性导航仪;误差补偿;数字技术 |
| 摘要： | 加速度计是惯性导航系统的核心元件之一，它用于敏感与载体加速度成比例的加速度信号。加速度计信号采集电路则是将加速度计敏感到的模拟信号转换成数字信号，同时将该数字信号送至FPGA芯片进行信号分析和处理。惯导系统的总体精度取决于加速度计本身的测量精度、加速度计信号采集电路的采集精度以及FPGA芯片内部的数据处理方法。相对于航天和航空、陆用惯性导航系统，船用惯导系统有自身独有的特性，船用惯导系统对加速度计的精度有着更高要求，并且需要加速度计有优良的的重复性和长时间运行的稳定性，但带宽和动态范围要求又略低于其他惯性导航系统。针对船用惯导系统的需求，本课题研究设计一种船用高精度石英挠性加速度计信号采集系统，通过提高系统采样分辨率和建立误差补偿模型两种方法来提高系统总体精度。 本文首先对比了常用的信号采集方案，即I/F转换方案和I/V转换方案（A/D转换方案），经过对比分析两种方案，I/V转换方案更能满足船用惯导系统需求，最终确立了以超高精度Σ-△型模数转换器ADS1281为核心的加速度计信号采集系统，采用数字隔离等抗干扰方法保证系统具备较高的有效分辨率。同时，对石英挠性加速度计的原理和误差进行建模，通过建立误差模型分析出有效、便捷的温度误差补偿方案。在完成采集电路的系统设计和石英挠性加速度计温度误差补偿的理论分析和方案制定后，对所得到的方案进行试验测试。经过分析和计算可以得出石英挠性加速度计信号采集板的分辨率精度为3.56×10-4g，达到了设计要求。通过对理论分析得到的温度误差补偿方案进行试验，可以证明该方案的误差补偿模型能有效补偿石英挠性加速度计受温度变化所引起的误差，可以保证系统在实际使用环境中具有良好的输出精度。 |
| 作者： | 赵瑞琪 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 张勇刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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