[发明专利]一种三浮陀螺仪数字解调系统及解调方法

权利要求书

1.一种三浮陀螺仪数字解调系统，其特征在于：包括前置放大模块、A/D采集模块、逻辑转换模块和主控计算模块；

三浮陀螺仪的X陀螺仪、Y陀螺仪和Z陀螺仪采集的X向、Y向和Z向角位移数据以及与三浮陀螺仪输出信号同频率的激磁信号经前置放大模块进行幅值调整，A/D采集模块以第一速率进行采样并发送给逻辑转换模块，逻辑转换模块进行将采样后的数据进行存储；主控运算模块以第二速率读取逻辑转换模块存储的角度数据并解调；所述第二速率低于第一速率；所述第一速率大于2f，第二速率与主控计算模块的运算频率匹配，f为三浮陀螺仪输出信号的频率。

2.如权利要求1所述的三浮陀螺仪数字解调系统，其特征在于：所述三浮陀螺仪用于载体运动时测量相对于其敏感轴方向的角位移，三浮陀螺仪输出为一个f的正弦信号，正弦信号的幅值为待解调参数，其值与敏感的角位移成正比关系。

3.如权利要求1所述的三浮陀螺仪数字解调系统，其特征在于：所述前置放大模块包括X向前放电路、Y向前放电路、Z向前放电路以及激磁前放电路，分别X陀螺仪、Y陀螺仪、Z陀螺仪采集的角位移数据以及激磁信号进行反向比例放大调整幅值后再进行滤波。

4.如权利要求1所述的三浮陀螺仪数字解调系统，其特征在于：逻辑转换模块为FPGA或CPLD，用于控制A/D采集模块的采样速率以及A/D采集数据存储。

5.如权利要求1所述的三浮陀螺仪数字解调系统，其特征在于：主控运算模块进行解调的方式为：

1)主控芯片读取逻辑转换模块存储的X向、Y向和Z向角度数据D_X(n)、D_Y(n)、D_Z(n)和激磁信号D_SE(n)，其中n＝1,2,…,f₁/f₂，其中f₁为第一速率，f₂为第二速率；

2)取D_X(n)、D_Y(n)、D_Z(n)和D_SE(n)前m个数做乘法和运算，运算式如下：

3)计算得到3路三浮陀螺仪的数字解调结果，X向、Y向和Z向幅值的估计值如下：

其中M_X＝K_XK_AD，M_Y＝K_YK_AD，M_Z＝K_ZK_AD，M_SE＝K_SEK_AD；K_X、K_Y、K_Z、K_SE分别为X向前放电路、Y向前放电路、Z向前放电路和激磁前放电路放大倍数；A_SE为输入激磁信号的幅值；K_AD为A/D采集电路的放大倍数；

m的取值为正整数，且满足关系式如下：

其中γ为所需三浮陀螺仪输出信号的周期数量。

6.一种三浮陀螺仪数字解调方法，其特征在于，步骤如下：

(1)A/D采集模块以第一速率对幅值调整后的角度数据及与三浮陀螺仪输出信号同频率的激磁信号采样后发送给逻辑转换模块；

(2)逻辑转换模块将采样后的数据进行存储；主控运算模块以低于第一速率的第二速率读取逻辑转换模块存储的角度数据并解调；

所述第一速率大于2f，第二速率与主控计算模块的运算频率匹配，f为三浮陀螺仪输出信号的频率。

7.如权利要求6所述的三浮陀螺仪数字解调方法，其特征在于，主控运算模块进行解调的方法如下：

1)主控芯片读取逻辑转换模块存储的X向、Y向和Z向角度数据D_X(n)、D_Y(n)、D_Z(n)和激磁信号D_SE(n)，其中n＝1,2,…,f₁/f₂，其中f₁为第一速率，f₂为第二速率；

2)取D_X(n)、D_Y(n)、D_Z(n)和D_SE(n)前m个数做乘法和运算，运算式如下：

3)计算得到3路三浮陀螺仪的数字解调结果，X向、Y向和Z向幅值的估计值如下：

其中M_X＝K_XK_AD，M_Y＝K_YK_AD，M_Z＝K_ZK_AD，M_SE＝K_SEK_AD；K_X、K_Y、K_Z、K_SE分别为X向前放电路、Y向前放电路、Z向前放电路和激磁前放电路放大倍数；A_SE为输入激磁信号的幅值；K_AD为A/D采集电路的放大倍数；

m的取值为正整数，且满足关系式如下：

其中γ为所需三浮陀螺仪输出信号的周期数量。