振動式微機(jī)械陀螺數(shù)字信號處理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn).pdf

1、MEMS陀螺是一種測量角速度的慣性傳感器，以其體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。隨著MEMS技術(shù)的不斷發(fā)展，對于微機(jī)械陀螺的性能要求也在不斷提高。陀螺外圍信號模擬處理的技術(shù)已經(jīng)較完善和成熟，但由于模擬處理電路本身存在的噪聲、溫漂等因素的限制，已經(jīng)在一定程度上限制了微機(jī)械陀螺的應(yīng)用。為了克服模擬處理電路帶來的非理想因素，數(shù)字處理的方法開始為大家所研究和考慮。本文基于陀螺模擬信號處理電路的原理，在FPGA和DSP內(nèi)完成了數(shù)字

2、化的陀螺外圍信號處理，主要內(nèi)容有：
　　 (1)數(shù)字化的陀螺外圍信號處理電路包括驅(qū)動反饋和角速度解調(diào)兩個(gè)環(huán)路，驅(qū)動反饋環(huán)路用于保持陀螺穩(wěn)定的自激驅(qū)動，角速度解調(diào)環(huán)路完成角速度的解調(diào)工作，輸出實(shí)際的角速度信號。論文首先分析了這兩個(gè)環(huán)路的組成和基本原理，提出了實(shí)現(xiàn)的方法。
　　 (2)在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字處理系統(tǒng)中的載波生成、驅(qū)動反饋解調(diào)和檢測解調(diào)模塊。高精度載波采用改進(jìn)的CORDIC算法實(shí)現(xiàn)，具有32位的相位精度，驅(qū)動反

3、饋解調(diào)和檢測解調(diào)采用生成的載波相干解調(diào)完成。通過MATLAB的一系列仿真，在DSP內(nèi)實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的帶通濾波器、相移濾波器、低通濾波器、自動增益模塊以及角速度解調(diào)模塊。
　　 (3)對整個(gè)數(shù)字陀螺系統(tǒng)個(gè)模塊的性能進(jìn)行了測試，包括生成的載波信號、驅(qū)動反饋解調(diào)之前和之后的信號、檢測解調(diào)之前和之后的信號、最終的驅(qū)動反饋信號和角速度輸出信號。生成的載波信號達(dá)到104dB以上的信噪比，驅(qū)動反饋解調(diào)之前邊帶信號的信噪比為68.5dB，驅(qū)動反饋之