CN1595065A - 基于矢量调制法的惯性量测量单元 - Google Patents

Abstract

基于矢量调制法的惯性量测量单元，是根据调制解调原理消除惯性元件(陀螺、加速度计)的传感器失调、失调的漂移、传感器内部噪声和外部干扰的高精度测量设备。该设备按照矢量调制法原理(专利申请号200410013587.6，普遍适用于测量领域)将输入信号调制为调幅正弦波，使用窄带带通滤波器分离信号，并在需要时使用相关滤波等方法做进一步的分析。

Description

基于矢量调制法的惯性量测量单元

所属技术领域

本发明涉及一种高精度测量惯性物理量的设备。可以显著削减传感器内部失调、失调的漂移、各种噪声和外界干扰引起的测量误差，精确测量惯性物理量。适用于惯性量精确测量和运动体控制、导航定位、制导。

背景技术

惯性导航设备的精度决定于惯性传感器的测量精度，限制测量精度的主要因素是传感器误差。基于矢量调制法(申请号200410013587.6，普遍适用于测量领域)的惯性量测量单元，是根据调制解调原理，消除惯性元件(陀螺、加速度)的传感器失调、失调的漂移、传感器内部噪声和外部干扰的高精度测量设备。

减少传感器误差的常用方法有：隔离、保护、屏蔽、调制、滤波、最优估计、反馈、补偿。应当考虑尽可能早地对信号进行调制，一旦干扰或噪声进入信号并变成信号的一部分，就再也不能从根本上加以区别，只能进行近似地估计、滤波或补偿。所以，在信号进入传感器之前进行调制，此时最有效。而正弦波内在的连续性和抗干扰能力，可用作调制载波。

目前，众多专家学者致力于测量精度问题的研究，最优估计、滤波、反馈、补偿、隔离、屏蔽等方法都可以从一定程度上减少传感器测量误差，但不是最佳方案。在惯性导航领域，有时使用多位置测量法消除传感器误差。

发明内容

为了提高惯性物理量测量精度，解决高精度测量难题，本发明涉及的惯性量测量设备依据调制解调原理，将输入信号调制为正弦调幅波，使用窄带带通滤波器分离信号，并在需要时使用相关滤波等方法做进一步的分析。以最佳方式分离上述传感器测量误差，在原理和实现方法上较常用方法有明显的优越性。

本发明解决其技术难题所采用的技术方案是：将惯性元件(陀螺仪、加速度计等惯性传感器)以稳定速率旋转，这时惯性输入量在进入传感器之前已成为正弦波，由于传感器的频率保持性，输出中只有与调制频率相同的成份才是输入的响应，利用频率特征锁定了输入信号的响应，有用信息与传感器测量误差得以分离。

本发明的有益效应是：以最佳方案分离了惯性量输入响应与传感器测量误差。

附图说明

附图是设备结构图。图中有电机、轴承、轴、光电码盘、承板、陀螺和加速度计、滑环、信号线。另外有放大器、滤波器等电子元件安装在承板和线路端口处。

为电机供电后，电机驱动轴转动，轴带动承板及承板上安装的陀螺、加速度计转动。

光电码盘测量转速，输出一路测速信号。陀螺、加速度计输出端通过滑环送出两路惯性量信号。

具体实施方式

本发明所涉及设备为一长方形单元，对外接口为电源一路、信号三路。为该设备提供5V直流电源，其信号端口即输出一路测速信号和二路惯性量测量信号。使用测量采样设备进行数据采样，如12位模数转换测量设备。经数学运算，可以得出被测量的高精度数值。

Claims (1)

1、基于矢量调制法的惯性量测量单元，是用于高精度惯性物理量测量的一种设备。将传感器输入信号在进入传感器之前调制，并使用带通滤波器分离传感器响应信号，并测量。

根据权利要求1所述的惯性量测量单元，其特征是：对传感器输入信号的调制方法基于矢量调制法。使用转动机构进行调制。

根据权利要求1所述的惯性量测量单元，其特征是：使用陀螺和加速度计作为惯性量测量元件。

根据权利要求1所述的惯性量测量单元，使用窄带带通滤波器进行信号分离，其典型元件是SCF开关电容滤波器。

根据权利要求1所述的惯性量测量单元，其特征是：进一步的数据分析使用相关滤波、跟踪滤波、傅里叶变换等方法。