基于MEMS-陸用多普勒測(cè)速儀組合的高精度陸用多普勒測(cè)速儀系統(tǒng)研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)要求地面作戰(zhàn)車輛快速、準(zhǔn)確的進(jìn)入作戰(zhàn)陣地,精確判斷自身的位置和方向。高精度的速度信息是車輛定位、定向的重要參數(shù)?，F(xiàn)有的測(cè)速系統(tǒng)都有不同的缺點(diǎn),很難獲得高精度速度參數(shù)。多普勒測(cè)速儀具有精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)和非接觸式的測(cè)量方式等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為現(xiàn)代陸用導(dǎo)航測(cè)速系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。MEMS以其體積小、重量輕、價(jià)格便宜,近年來受到導(dǎo)航領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。MEMS可以為多普勒測(cè)速儀提供必要的姿態(tài)信息,而且兩者的輸出速度可以互相校正

2、,獲得更高精度的速度值。本文從實(shí)踐的角度出發(fā),對(duì)超聲波多普勒測(cè)速儀的原理、測(cè)頻算法以及與MEMS的組合方式進(jìn)行分析和研究。以期該技術(shù)能夠在陸用導(dǎo)航領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
　　本文首先指出了現(xiàn)有陸用導(dǎo)航測(cè)速方式的不足。闡述了超聲波多普勒測(cè)速儀相對(duì)于其它測(cè)速方式的優(yōu)點(diǎn)。并對(duì)車載導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r做了簡(jiǎn)單的說明。系統(tǒng)的分析了單波束和雙波束的測(cè)速原理,指出雙波束測(cè)速系統(tǒng)不但可以有效的減小因公式簡(jiǎn)化而產(chǎn)生的誤差,而且可以有效的抑制因路

3、面顛簸起伏造成發(fā)射角度變化產(chǎn)生的誤差。因此本系統(tǒng)采用雙波束作為多普勒測(cè)速儀的測(cè)速方式。文中詳細(xì)分析了影響多普勒測(cè)速儀的誤差源,并建立了相應(yīng)的誤差模型。比較分析了三種常用的測(cè)頻方法:過零檢測(cè)法、復(fù)相關(guān)法和功率譜估計(jì)檢測(cè)法。最終確定復(fù)相關(guān)法作為系統(tǒng)的頻率測(cè)量方法。
　　明確了MEMS和多普勒測(cè)速儀組合的可行性,論述了松組合和緊組合的不同,并采用緊組合作為系統(tǒng)的組合方案。緊組合不但可以為MEMS提供誤差反饋校正抑制MEMS的誤差積累,還

4、可以降低多普勒測(cè)速儀刻度誤差系數(shù),提高多普勒測(cè)速儀的測(cè)速精度。以MEMS和多普勒測(cè)速儀的誤差模型建立了組合系統(tǒng)的誤差模型,建立了組合系統(tǒng)的狀態(tài)方程和量測(cè)方程。
　　根據(jù)MEMS和多普勒測(cè)速儀的工作原理,確立了組合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)主要包括:MEME模塊、多普勒測(cè)速儀以及控制電路。并對(duì)多普勒測(cè)速儀的硬件結(jié)構(gòu)和軟件流程進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析。多普勒測(cè)速儀以TMS320F28335數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)作為硬件的控制核心,使用數(shù)字信號(hào)處