[发明专利]一种三浮陀螺仪数字解调系统及解调方法

说明书

本发明公开了一种三浮陀螺仪数字解调系统及解调方法，数字解调系统包括前置放大模块、A/D采集模块、逻辑转换模块和主控计算模块。本发明充分利用陀螺稳定平台系统资源，解调系统体积小。该数字解调系统充分利用了主控计算机电路板中主控DSP的高精度运算能力和FPGA的可扩展能力，无需添加任何外部辅助电路，相比于现有高精度三浮陀螺仪解调方案，数字解调系统精简了2套前放电路、3套同步解调电路和低通滤波电路，整个解调系统体积缩减了60％。同时本发明的数字解调方法计算量小，占用内存资源少，抗噪能力强。

技术领域

本发明涉及一种三浮陀螺仪数字解调系统及解调方法，用于平台式惯性导航系统的高精度三浮陀螺仪进行解调，属于惯性导航仪器仪表技术领域。

背景技术

陀螺稳定平台是一种隔离载体角运动的惯性稳定系统，其导航精度高，常用在战略武器领域。一套陀螺稳定平台需要三只相互正交安装的高精度三浮陀螺仪，三浮陀螺仪用于载体运动时测量相对于其敏感轴的角位移，根据角位移输出值控制平台向相反方向转动，使角位移输出值回到其设定值。因此，整个陀螺稳定平台系统的动静态特性很大程度上决定于高精度三浮陀螺仪的输出精度。

高精度三浮陀螺仪的角位移输出为一个8kHz的正弦信号，正弦信号的幅值为待解调参数，其值与三浮陀螺仪敏感的角位移成正比关系。现有高精度三浮陀螺仪的输出信号，经过前放电路、同步解调电路和低通滤波电路来实现陀螺信号的输出解调。但是，模拟电路中元器件存在温度偏移大和输出不稳定的缺陷，影响和限制了三浮陀螺仪解调精度的提高，同时由于模拟器件资源的限制，一套陀螺稳定平台中的三只高精度三浮陀螺仪各自都需要一套前放电路、同步解调电路和低通滤波电路，电路规模庞大，相悖于平台系统轻小型化的发展趋势。

随着数字信号处理技术的发展和数字信号处理器性能的提高，平台电气功能集散化、前段数字处理化将是新一代陀螺稳定平台发展趋势。平台采用高性能数字信号处理器后，平台的高精度运算能力和功能扩展性更强，为开发三浮陀螺仪输出数字解调系统提供了必要条件。

如何在保证精度的前提下，减小三浮陀螺仪输出数字解调系统的体积，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，一种三浮陀螺仪数字解调系统及解调方法，实现解调装置的小型化和高精度。

本发明的技术方案：

提供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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，主控运算模块进行解调的方式为：