[发明专利]采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统和方法

权利要求书

1.一种采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统，其特征在于，所述系统包括：

一个微半球谐振陀螺，其上具有多个电极，且多个电极按不同功能通过导线引出连接至FPGA系统的多路A/D模块与D/A模块上；

一个连接有多路A/D模块以及D/A模块的FPGA系统；

一个通过总线与FPGA系统相连的DSP芯片；

其中：微半球谐振陀螺是整个系统的控制对象，同时也是检测对象；FPGA系统负责微半球谐振陀螺输入信号的捕捉和初步处理，并将初步处理后的输入信号输入给DSP芯片；DSP芯片对初步处理后的输入信号进行数字滤波以及数字解调，并将数字滤波以及数字解调后生成的信号输出至FPGA系统，再通过FPGA系统的D/A模块反馈转化为模拟量反馈给微半球谐振陀螺，其中反馈包括微半球谐振陀螺信号的频率和相位、幅值的多种反馈；

所述的微半球谐振陀螺上的电极按功能分为驱动电极、检测电极、监测电极、平衡电极，其中：驱动电极以及平衡电极负责接收FPGA系统的反馈信号，检测电极以及监测电极负责向DSP芯片与FPGA系统输出微半球谐振陀螺的控制驱动信号；

所述的FPGA系统中：A/D模块与微半球谐振陀螺的检测电极以及监测电极相连，D/A模块与微半球谐振陀螺的驱动电极以及平衡电极相连；

一旦外界有角速度变化，微半球谐振陀螺通过哥氏力效应，其检测电极以及监测电极上信号发生变化，此时DSP芯片与FPGA系统的解调算法将此变化检出，同时计算反馈信号通过D/A模块输出至微半球谐振陀螺的平衡电极，使得微半球谐振陀螺保持回原来的稳定工作状态；这时微半球谐振陀螺的角速度信号也得到检出，其输出为一直流电信号，通过标定即得到外界的角速度，这即为DSP芯片与FPGA系统下的微半球谐振陀螺的力反馈模式。

2.根据权利要求1所述的采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统，其特征在于，所述的A/D模块与D/A模块的频率至少在10MHz量级。

3.根据权利要求1所述的采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统，其特征在于，所述的A/D模块采样位数至少12位。

4.根据权利要求1-3任一项所述的采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统，其特征在于，所述的微半球谐振陀螺的中心频率在百kHz量级。

5.根据权利要求1-3任一项所述的采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统，其特征在于，所述的DSP芯片拥有高浮点运算精度以及速度，能在一个周期内同时处理一个乘与加运算。

6.根据权利要求1-3任一项所述的采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统，其特征在于，所述的微半球谐振陀螺在连接A/D模块之前，设置电荷放大器以保证信号的检出。

7.根据权利要求1-3任一项所述的采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测系统，其特征在于，所述系统最终输出的直流电信号与微半球谐振陀螺敏感角速度成线性关系。

8.一种采用上述权利要求1-7任一项所述系统的采用DSP与FPGA的微半球谐振陀螺控制及信号检测方法，其特征在于：

DSP芯片与FPGA系统通过D/A模块向微半球谐振陀螺的驱动电极输入中心频率的驱动信号，使微半球谐振陀螺起振，微半球谐振陀螺的输入信号通过FPGA系统上的A/D模块进入FPGA系统，经初步处理后进入DSP芯片，经过数字解调和数字滤波后，DSP芯片将生成的反馈信号传输给FPGA系统，FPGA系统上的A/D模块再将反馈转化为模拟量反馈给微半球谐振陀螺；

一旦外界有角速度变化，微半球谐振陀螺通过哥氏力效应，其检测电极以及监测电极上信号发生变化，此时DSP芯片与FPGA系统的解调算法将此变化检出，同时计算反馈信号通过D/A模块输出至微半球谐振陀螺的平衡电极，使得微半球谐振陀螺保持回原来的稳定工作状态；这时微半球谐振陀螺的角速度信号也得到检出，其输出为一直流电信号，通过标定即得到外界的角速度，这即为DSP芯片与FPGA系统下的微半球谐振陀螺的力反馈模式。