一种调频陀螺仪数字解调系统及方法技术方案

本发明专利技术属于陀螺仪技术领域，公开了一种调频陀螺仪数字解调系统及方法。其中，数字解调系统包括解调参考信号恢复单元、相干解调单元以及解调信号处理单元。该系统采用同源数字信号和数字调相器恢复解调参考信号，比利用模拟信号具有更高的精度和信噪比，避免解调过程中不会出现残余频差，解调后提取的信息可靠性较强。此外，针对相干解调过程中因低通滤波不理想导致的谐波泄露问题，本发明专利技术采用递推最小二乘算法对解调后的信号进行估计，能够较好地修正陀螺仪输出的角速率信息，从而实时准确输出陀螺仪角速率。

A digital demodulation system and method of FM gyroscope

【技术实现步骤摘要】
一种调频陀螺仪数字解调系统及方法
本专利技术属于陀螺仪
，涉及一种调频陀螺仪数字解调系统及方法。
技术介绍
微机械(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)陀螺仪是用来测量物体转动角速率的传感器，而MEMS陀螺仪信号解调系统则是为了从驱动传感器后检测到的信号中解调(恢复)角速率信息。MEMS陀螺仪因动态范围大，可集成化的优点在现代军事领域有广泛的应用前景，高精度的MEMS陀螺仪可用于导航制导，航天航空等军用产品。为了提高MEMS陀螺仪的精度，合理的快速信号解调方案显得尤为重要。然而，传统的陀螺仪多为通过测量感轴上非常小的位移来检测科里奥利力，对传感器的不对称性敏感带来了许多误差。Lissajous调频(LFM)陀螺仪则是通过测量两个轴振荡频率变化来检测信号的，由于两轴之间振荡频率不断变化，检测到的含有角速率的信号频率分量也不断变化，需要设计合理的信号解调系统，以便快速、准确地得到陀螺仪角速率信息。目前，国内外在调频(FM)陀螺仪的解调方案还较少，意大利的米兰理工大学采用雷克斯(REX)电路恢复解调信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调频陀螺仪数字解调系统，其特征在于，包括：/n解调参考信号恢复单元、相干解调单元以及解调信号处理单元；其中：/n解调参考信号恢复单元包括乘法器、低通滤波器以及数字调相器；/n乘法器有两个，即第一乘法器和第二乘法器，每个乘法器分别具有两个输入端和一个输出端；低通滤波器有两个，即第一低通滤波器和第二低通滤波器；/n两个乘法器用于接收来自于调频陀螺仪驱动模块产生的两轴同源数字驱动信号；/n其中，第一乘法器的两个输入端信号分别为x回路驱动同相信号和y回路驱动正交信号；第二乘法器的两个输入端信号分别为x回路驱动正交信号和y回路驱动正交信号；/n数字调相器的输入端有两个；第一乘法器、第一低通滤波器...

【技术特征摘要】
1.一种调频陀螺仪数字解调系统，其特征在于，包括：
解调参考信号恢复单元、相干解调单元以及解调信号处理单元；其中：
解调参考信号恢复单元包括乘法器、低通滤波器以及数字调相器；
乘法器有两个，即第一乘法器和第二乘法器，每个乘法器分别具有两个输入端和一个输出端；低通滤波器有两个，即第一低通滤波器和第二低通滤波器；
两个乘法器用于接收来自于调频陀螺仪驱动模块产生的两轴同源数字驱动信号；
其中，第一乘法器的两个输入端信号分别为x回路驱动同相信号和y回路驱动正交信号；第二乘法器的两个输入端信号分别为x回路驱动正交信号和y回路驱动正交信号；
数字调相器的输入端有两个；第一乘法器、第一低通滤波器和数字调相器的一个输入端依次连接；第二乘法器、第二低通滤波器和数字调相器的另一个输入端依次连接；
数字调相器包括四个乘法器、一个减法器和一个加法器；
其中，四个乘法器分别为第三乘法器、第四乘法器、第五乘法器和第六乘法器；
与第一低通滤波器相连的数字调相器输入端连接至第四乘法器和第五乘法器的输入端，与第二低通滤波器相连的数字调相器输入端连接至第三乘法器和第六乘法器的输入端；
第三乘法器和第四乘法器还具有一个共同的信号输入端，第五乘法器和第六乘法器还具有一个共同的信号输入端；第三乘法器和第五乘法器的输出端分别连接至减法器的输入端；第四乘法器和第六乘法器的输出端分别连接至加法器的输入端；
减法器和加法器的输出端均连接至数字调相器的输出端；
相干解调单元被配置为用于接收数字调相器的输出端的信号和待解调信号，并利用数字调相器的输出端的信号对待解调信号进行解调处理；
其中，经过相干解调单元解调后的信号包括同相解调信号和正交解调信号；
解调信号处理单元，被配置为用于对接收到的同相解调信号进行处理得到角速率信息。


2.根据权利要求1所述的调频陀螺仪数字解调系统，其特征在于，
所述解调信号处理单元采用ARM单片机；在ARM单片机内存储有递归最小二乘算法的程序，且当该程序被执行时，用于通过递推的形式估计角速率值并输出。


3.一种调频陀螺仪快速数字解调方法，基于权利要求2所述的调频陀螺仪数字解调系统；其特征在于，所述调频陀螺仪快速数字解调方法包括如下步骤：
I.调频陀螺仪驱动模块产生两轴同源数字驱动信号并分两路输出，其中一路信号输出到调频陀螺仪的驱动接口，另一路输出到解调参考信号恢复单元中；
其中，x回路驱动同相信号sin(ωxt)进入第一乘法器，y回路驱动正交信号cos(ωyt)同时进入第一乘法器和第二乘法器，x回路驱动正交信号cos(ωxt)进入第二乘法器；
此处，x回路和y回路是指分别用于驱动调频陀螺仪起振的两个驱动回路；
以上信号在第一乘法器和第二乘法器内分别进行运算，并得到以下公式：



第一乘法器和第二乘法器的输出信号分别进入第一低通滤波器和第二低通滤波器，第一低通滤波器和第二低通滤波器滤除相应信号中的高频分量；
第一低通滤波器和第二低通滤波器输出的信号分别为sin(Δωt+Φ)cos(Δωt+Φ)；
其中，Φ为信号经过以上两个低通滤波器时引入的相位延迟；
第一低通滤波器和第二低通滤波器输出的信号分别进入数字调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李崇，侯佳坤，王雨晨，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37