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原文传递基于DSP的全姿态挠性陀螺寻北仪的研制

论文题名：	基于DSP的全姿态挠性陀螺寻北仪的研制
关键词：	挠性陀螺;寻北仪;加速度计;数字信号处理
摘要：	针对国内武器瞄准、地球物理探测、大地测量、隧道建设等军民用领域中，北向基准的大量需求，上海交通大学导航与控制研究所和上海英谱乐惯性技术科技发展有限公司合作建立了全姿态挠性陀螺寻北仪的研究项目。本文介绍这一项目研究的、基于DSP的全姿态挠性陀螺寻北仪的研制情况。这一寻北装置用于测定相对地理真北的方位，具有快速准确和操作方便的特点，产品的研制采用模块化，便于更换和维修。所研制的寻北仪以挠性陀螺仪和加速度计为测量元件，挠性陀螺仪用于敏感地球自转角速度，加速度计用于敏感地心加速度。它利用正切法进行全姿态方位角计算。通过计算机仿真实验对造成寻北误差的主要因素如陀螺常值漂移、陀螺随机漂移、加速度计零漂、转位机构转位误差、物理参数等进行了分析，并给出了误差模型。为了消除陀螺仪漂移误差的影响，方案上采用了双位置多点测量法和补角修正技术，以提高寻北装置全方位角的估算精度。为了进一步验证方案的可行性，由数显转台、挠性陀螺仪、数字万用表和计算机组成系统，进行了对比实验，可以了解误差的大小及其分布趋势，通过实验所得的误差曲线，确定了用正弦曲线对误差进行数据补偿的技术方案。寻北仪的寻北工作过程通过数据采集计算板实现。数据采集计算板具有控制、数据采集、数据处理、方位角解算和远程通讯等功能，它分为中央处理单元、数据采集单元、存储单元、远程通讯单元。系统的中心处理单元采用TMS320C32浮点DSP芯片，它主要用于实现控制功能和数据处理、运算功能。数据采集单元用于采集加速计和陀螺仪输出的信号，并同时检测供电电源是否正常。信号通过多路开关送到采样保持器，并经过模数转换器转换成数字信号送到DSP进行处理。存储单元所采用的ROM和RAM分别是CYPRESS公司出品的CY7C263和CY7C199芯片。远程通讯单元由电平转换芯片MAX491E通过ST16C550和DSP相连构成，以实现与远程计算机的数据传输与通讯。系统工作时先检测电源的±15V、5V和地线、陀螺仪和加速度计输出是否正常；再对第一次采集到的数据进行平均，得出第一位置数据；接着使陀螺仪转位一百八十度，得到第二位置数据；将数据代入公式解算，并进行象限判别，解算出真北方位角，送显示板显示。同时系统需完成电源锁定，再平衡加电控制，转位控制，接收纬度数据，故障检测等功能。本文以论述国内外寻北仪发展概况、寻北仪的分类以及本课题的选题背景和依据为绪论，接着阐述了寻北仪的数学模型和误差分析，然后介绍了系统的硬件和软件设计以及系统的调试。在最后的总结中，作者真诚希望本文的研究工作能为我国信息综合处理技术和导航寻北装置的研究工作提供参考。
作者：	许卓兵
专业：	导航、制导与控制
导师：	田蔚风
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2002
正文语种：	中文