关于惯性导航系统中加速度计采样模块设计的研究论文.pdf

简介：
本文针对惯性导航系统中的关键组件——加速度计采样模块进行深入研究与优化设计，旨在提升系统的测量精度和稳定性。通过理论分析及实验验证，提出了一种高效能的采样策略，并讨论了其在实际应用中的有效性。 在惯性导航系统中，加速度计负责测量载体的比力并计算其运动加速度。由于加速度是关键参数之一，因此对精度的要求非常高。相比之下，在平台罗经系统中，虽然也使用了加速度计作为摆的一部分，但对其精度要求较低。 为了满足现代惯性导航系统的高精度需求，除了选择性能稳定且误差较小的惯性器件外，还需要采用更高精度的模拟数字转换(AD)技术。在传统平台罗经系统中常用的AD574芯片仅提供12位精度的实际采样能力约等于11位，这无法满足现代导航系统的高要求。 为此，可以考虑使用如AD976这样的高性能、低功耗逐次逼近型并行模数转换器。该器件具有内置的双极性电路和电容阵列，简化了外围设计，并且可以直接与微控制器连接。它的输出方式为并行形式，便于编程控制。 在硬件方面，需要首先构建前置处理电路以优化加速度计信号的质量，随后是多路开关的设计环节。具体而言，在使用AD7501作为8选一集成开关时只需激活其中的4个通道，并将剩余通道接地；A0至A2端口需与复杂可编程逻辑器件(CPLD)连接，由CPLD生成相应的选择信号。 此外，设计还需要考虑加速度计采样模块与PC104工业计算机接口之间的兼容性。PC104是一款在工业控制领域广泛应用的小型嵌入式计算机系统，具有体积小、可靠性高的优点。因此，在硬件设计阶段必须保证两者之间能够无缝对接以确保数据采集和传输的顺利进行。 软件开发方面则涉及编写用于管理采样模块工作的程序代码，涵盖从信号获取到处理再到最终输出的所有流程步骤，并且应当注重其实时性、稳定性和兼容性特点，以便在各种运行条件下均能准确高效地完成任务。同时还需要设计用户界面以支持操作人员进行必要的参数设定和系统监控。 综上所述，在整个加速度计采样模块的设计过程中必须兼顾高精度测量与系统的实时性能及稳定性，并通过采用先进的硬件组件以及精心编写的软件程序来确保最终结果的准确性与可靠性。实际应用中，该设计展示出了优异的表现力和实用性，适用于多种导航和制导系统之中。