高精度寻北仪计算机系统及数字滤波器的设计

摘要

随着科学技术的飞速发展，利用惯性器件陀螺寻北已广泛地应用于军用、民用领域。由于陀螺指北仪在精度和环境适应性方面有着其它定向仪表无法比拟的优越性，所以，高精度陀螺寻北系统已成为寻北的一个发展方向。本文针对磁浮式陀螺特性，对高精度寻北仪进行了分析和研究。 1.针对磁浮式陀螺的特性，推导出寻北仪二位置寻北公式。针对寻北仪实际完成的功能和使用环境，设计了以PC/104嵌入式计算机作主控机的硬件系统。通过对寻北仪寻北软件需求的分析，设计了寻北仪寻北软件流程，实现寻北仪的寻北过程。 2.针对寻北仪系统误差，进行了试验和分析。对测角传感器引入的测量误差，找出规律利用软件补偿的方法消除。对随机漂移、电磁干扰等因素引起的误差，通过对原始数据均值、方差和残差的分析，确定噪声特性，设计了数字滤波器来消除，并针对性地做了有滤波算法和无滤波算法对比试验，结果证明滤波算法提高了寻北仪寻北精度。

目录

文摘

英文文摘

第一章概述

1.1陀螺寻北仪系统

1.1.1寻北概述

1.1.2陀螺寻北仪及重要性

1.2国内外寻北仪发展状况

1.3国内高精度寻北仪研制概况

第二章高精度陀螺寻北仪总体设计

2.1陀螺仪寻北方案

2.2高精度陀螺寻北仪组成

2.3寻北仪工作原理

2.4寻北公式推导

第三章高精度寻北仪硬件系统设计

3.1计算机方案设计

3.2计算机外部数字电路设计

3.2.1键盘设计

3.2.2数字测角电路设计

第四章寻北仪软件系统设计

4.1寻北软件需求分析

4.2操作系统的选择

4.3寻北软件控制流程图

4.4寻北软件设计及编程

4.4.1端口初始化模块

4.4.2陀螺加速稳速模块

4.4.3角度采集模块

4.4.4回转控制模块

4.4.5电流数据采集模块

4.4.6通讯模块

4.5软件中的容错设计

第五章寻北仪系统误差分析

5.1测角及控制转角误差分析

5.1.1角度传感器误差的消除

5.1.2控制转角误差的消除

5.2陀螺漂移误差

5.3基座干扰

5.4其他干扰

5.5结论

第六章寻北仪数字滤波方案及结果分析

6.1原始数据分析

6.1.1均值和方差分析

6.1.2残差e的相关性分析

6.1.3频谱分析

6.2数据平滑滤波法

6.2.1数据平滑滤波原理

6.2.2滤波程序

6.2.3滤波结果

6.3数字低通滤波法

6.3.1滤波程序

6.3.2滤波结果

6.4滤波结果分析

第七章寻北试验数据及结论

7.1寻北试验数据

7.2结论

结束语

附录关键程序模块编码

参考文献

致谢