【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半球谐振陀螺领域，尤其涉及一种半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法。
技术介绍
1、经典的陀螺是利用高速旋转的质量所具有的定轴性和进动性而制成的，依据主要原理是角动量守恒。这类陀螺在构造上存在转子和框架支承因而对陀螺造成各种附加误差。为了避免活动部件及机械摩擦导致的附加误差，新型的如光学陀螺、谐振陀螺和压电晶体陀螺应运而生。其中谐振陀螺以其独特的优点越来越受到人们的重视，半球谐振陀螺出现于20世纪60年代才出现的一种新型陀螺。与传统的机械陀螺和光学陀螺相比，半球谐振陀螺具有结构上无高速转子、无活动部件，不需要预热，启动时间短；能承受大的机动过载，具有很强的抗冲击能力，且谐振子材料通常为石英玻璃，其稳定的物理特性使得它具有很高的可靠性和超长的寿命，高品质的石英谐振子具有高q值的特点，即使驱动电极发生故障，高品质石英振子的半球谐振陀螺仍可保持20分钟以上的工作时间；同时石英玻璃具有本征抗辐射能力，所以半球谐振陀螺常用于空间航天器的定姿与导航以及军事导航中。
2、微半球谐振陀螺本质上是一种固体波动式微机械振动陀螺，基于哥氏力效应检测角速度的输入。传统的三件套式半球谐振陀螺主要包括三个部件：谐振子、驱动外壳以及敏感基座。三件式半球谐振陀螺目前在国内已得到了部分应用，在三件式结构中，谐振子的起振驱动、检测与控制分别由谐振子的内、外球面电极实现，激励电容与检测电容被谐振子隔离，从而能够同时实现谐振子振动信号的电驱动与电检测。但三件式半球谐振陀螺复杂的制造工艺和高精度的装配要求，限制了陀螺的量产。新型的两件套
技术实现思路
1、本专利技术目的之一在于提供一种半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，以解决两件套式半球谐振陀螺共用驱动电容与检测电容存在的噪声来源众多，难以对输出信号进行精确滤波的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现，一种半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，包括以下步骤：s100、根据半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号特性，构造滤波抑制参考信号 xc(n)；s200、放大电路对检测电极上的输出信号进行放大并输入第一滤波器，获得第一滤波信号 x( n)；s300、将滤波抑制参考信号和第一滤波信号输入第二滤波器中，输出经第二滤波器合成的第二滤波信号 xv(n)。
3、需要说明的是，常见的两件套式半球谐振陀螺由于对传统的三件套式结构进行了简化，仅保留读出基座和谐振子。由于结构的限制，两件套式半球谐振陀螺通常将驱动电容和检测电容合二为一，两个共用同一电极板，并且同时安装于读出基座的水平面上。由于共用统一电极板导致驱动电极无法做大，同时也意味着起振驱动与电检测都需要进行特殊的设计从而达到隔离频分，时分以及电极复用来达到避免驱动信号与检测信号间的互相干扰，这造成了电路设计难度的增加，同时也会增加不必要的噪声，降低了陀螺仪的精度。对此申请人通过在保留二件式原有结构的基础上，分离了驱动电极和检测电极，避免了驱动检测共用同一电极的导致的电路复杂，同时有效降低了复用电路带来的外来干扰噪声，同时通过两级滤波实现了对检测电极输出的微小信号进行有效滤波，在去除噪声的情况下保留有用信号，有助于提高半球谐振陀螺的检测精度。
4、进一步地，滤波方法还可以包括步骤s400，将所述第二滤波信号 xv(n)输入第三滤波器中，得到第三滤波信号 s(n)，所述第三滤波器为低通滤波器。
5、进一步地，检测电极有8个，以45°为间隔安装在半球谐振陀螺的基座水平面上。
6、需要说明的是，本申请通过在半球谐振陀螺的基座上设置凸台，将驱动电极和检测电极分开设置，驱动电极以45°为间隔分布在基座凸台的侧面，而检测电极以45°为间隔分布在基座的水平面上。在不改变两件式半球谐振陀螺的基本结构的基础上，实现了驱动电极和实检测电极的分离，简化了电路设计结构，解决了传统两件式半球谐振陀螺中必须要设计复杂的频分、时分以及电极复用方案，有效降低了噪声干扰，提高了两件式半球谐振陀螺的可靠性。
7、进一步地，滤波抑制参考信号可以通过以下子步骤得到：
8、s110、基于所述检测电极输出信号特性，设置参考信号的频率 f0和采样频率 f s；s120、基于所述频率 f0和所述采样频率 f s，构造信号抑制参考信号： xc(n)=cos(8×f 0 ×m/ f s )，其中， m为参考信号样本点序列号， m=0，1，…，n。
9、需要说明的是，半球谐振陀螺的谐振子具有不同的工作模态，本领域技术人员可以根据谐振子的不同模态设置信号的频率和采样频率。同时由于本申请相较于传统的两件套式半球谐振陀螺来说具有检测电极和驱动电极分开的特点，所以在构造信号抑制参考信号时候，考虑到8个独立的检测电极能够输出不同的检测分量，应当把这8个检测分量考虑在内。
10、进一步地，第一滤波器可以为带通滤波器，可以用于去除带外干扰和噪声。
11、进一步地，第二滤波器可以为自适应滤波器，可以用于进行信号的合成和抑制，所述经第二滤波器合成的第二滤波信号 xv(n)可以包括以下子步骤：
12、所述经第二滤波器合成的第二滤波信号 xv(n)包括以下子步骤：
13、s310、设置自适应滤波器的参数和初始化参数；s320、将滤波抑制参考信号 xc(n)输入自适应滤波器得到中间信号 xv’(n)；s330、基于滤波抑制参考信号 xc(n)和中间信号 xv’(n)，确定误差本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述滤波方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述滤波方法还包括步骤S400，将所述第二滤波信号xv(n)输入第三滤波器中，得到第三滤波信号s(n)，所述第三滤波器为低通滤波器。
3.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述检测电极有8个，以45°为间隔安装在半球谐振陀螺的基座水平面上。
4.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述滤波抑制参考信号通过以下子步骤得到：
5.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述第一滤波器为带通滤波器，用于去除带外干扰和噪声。
6.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述第二滤波器为自适应滤波器，用于进行信号的合成和抑制；
7.根据权利要求6所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号
8.根据权利要求6所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述中间信号xv’(n)通过下式计算得到：
9.根据权利要求6所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述误差信号e(n)通过下式计算得到：
10.根据权利要求6中所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，通过下述公式更新所述自适应滤波器系数：
...【技术特征摘要】
1.一种半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述滤波方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述滤波方法还包括步骤s400，将所述第二滤波信号xv(n)输入第三滤波器中，得到第三滤波信号s(n)，所述第三滤波器为低通滤波器。
3.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述检测电极有8个，以45°为间隔安装在半球谐振陀螺的基座水平面上。
4.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述滤波抑制参考信号通过以下子步骤得到：
5.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺的谐振子检测电极输出信号滤波方法，其特征在于，所述第一滤波器为带通滤波...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永德，
申请(专利权)人：四川图林科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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