【摘 要】
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测量铁饼飞行过程中的自旋转角速度,可以为指导运动员的训练提供依据。常规陀螺仪(机械陀螺、光学陀螺仪等)因量程小,抗冲击、抗过载能力差,体积大等原因,不能完成铁饼自旋转
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测量铁饼飞行过程中的自旋转角速度,可以为指导运动员的训练提供依据。常规陀螺仪(机械陀螺、光学陀螺仪等)因量程小,抗冲击、抗过载能力差,体积大等原因,不能完成铁饼自旋转角速度的测量;而进口陀螺、军用陀螺,不易得到,且价格昂贵。本文提出了一种以无陀螺捷联式惯性导航(GFSINS)原理为理论基础的角速度传感器——基于DSP的无陀螺角速度传感器。为满足铁饼自旋转角速度的测量要求和铁饼的安装要求,以无陀螺捷联惯导系统中角速度的解算原理为基础,设计了角速度传感器的微惯性测量单元(MIMU),为了验证所设计的微惯性测量单元的可行性,对其进行了仿真分析,仿真结果表明通过该微惯性测量单元解算出的角速度满足精度要求。为提高数据解算的实时性,设计了以FPGA为协处理器、DSP为主处理器的角速度传感器硬件系统,其中FPGA作为协处理器实现数据的采集和缓存功能,使DSP主处理器专注于数据的解算。为了实现微惯性测量单元中多路传感器信号的同步采集,在已经完成的硬件平台上,设计了ADC控制器和FIFO存储器两个FPGA功能单元,验证结果表明ADC控制器和FIFO存储器可实现数据的采集和缓存功能。为使DSP能与其外设协调工作,进行了DSP的初始化设计。运用MATLAB与DSP联合设计了低通滤波器,以滤除传感器输出中的噪声信号,滤波效果理想。设计了角速度解算的DSP软件程序,实现了角速度的解算。本文设计的角速度传感器,满足铁饼飞行过程中自旋转角速度的测量要求,并且安装方便、成本低廉、稳定可靠。
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