非陀螺寻北仪信号处理电路的设计与实现

非陀螺寻北是一种新颖的寻北技术。介绍其寻北的原理以及输出信号处理电路的设计思路,详细阐述带通滤波器、数字正交运算电路以及数字滤波电路的设计方案及实现。正交运算和数字滤波采用专用的数字芯片来完成,使系统既能克服模拟电路固有的误差和系统的不稳定等不足,又减轻DSP的运算负担,满足了非陀螺寻北仪信号处理的高精度和快速性要求,从而使得非陀螺寻北技术由理论研究转化为实用仪器装备成为了可能。     

基于滤波方法提高精寻北阶段的寻北精度

为了解决摆式陀螺寻北仪在复杂环境下寻北精度不高的问题,在分析寻北过程各个阶段信号特点的基础上,将滤波方法引入精寻北阶段的陀螺信号处理中。该文使用最小均方算法(LMS)自适应滤波、滑动均值滤波、低通滤波及中值滤波对精寻北阶段陀螺信号进行处理,然后对滤波效果进行了分析比对,并进行了精度分析。结果表明,滤波处理后的精寻北阶段数据信号较之前更平滑,波动减小,有利于提高寻北结果的准确度,且经计算,滑动均值滤波的处理结果精度更高。使用滤波方法对陀螺信号进行处理,减小了信号的精度损失,提高了寻北结果的精度和可靠度,具有良好的工程实践性。     

陆用光纤陀螺寻北仪误差特性研究

针对陆用武器对高精度寻北定向的要求,本文以高精度光纤陀螺寻北仪为研究对象,基于光纤陀螺寻北仪误差模型和光纤陀螺的误差特性,从理论上对光纤陀螺寻北仪寻北误差进行了分析,提出寻北仪主要包括系统误差和器件误差两个方面的误差源,并分别对不同误差源引起的寻北误差进行推导,得到光纤陀螺寻北仪寻北精度主要受陀螺零偏漂移、安装误差和转台测角精度决定的结论。对光纤陀螺寻北仪各误差源引起的寻北误差进行仿真试验,试验证明了理论分析的正确性。     

旋转式光纤陀螺寻北仪研究

基于光纤陀螺和旋转调制技术的优点,提出一种单陀螺寻北仪.采用1个单轴光纤陀螺、2个石英加速度计和旋转机构组成系统, 寻北同时还可得到具有一定精度的纬度信息.给出了寻北原理公式,基于递推最小二乘法开发了实用的算法,以消除陀螺漂移和噪声的对寻北精度的影响.通过误差分析对寻北精度进行理论估计,指出影响寻北精度的重要因素是陀螺漂移的不稳定性并使用光纤陀螺测试数据进行半物理仿真.仿真结果表明,3 min内方位角估计值进入0.1°误差带,重复性精度可达4′.     

高精度激光寻北仪误差补偿技术研究

基于激光陀螺的寻北仪,具有寻北精度高及稳定性好等优点,在军事和民用领域都得到了一定的应用。为了实现激光寻北仪的高精度指标,传感器参数标定的准确性至关重要,但由于转台精度的限制,影响传感器参数的标定,造成激光寻北仪寻北精度的下降。该文对基于转台的标定进行了研究,采用系统级标定方法,通过建立标定参数误差补偿模型,利用卡尔曼滤波收敛参数,得到更准确的标定参数。最后,对激光寻北仪进行了系统级的标定,通过静态寻北实验表明了标定误差补偿法的有效性,保证了高精度激光寻北仪的寻北精度。     

光纤陀螺寻北仪误差系统分析

为了提高光纤陀螺(FOG)寻北仪的精度,从陀螺仪平台调平误差、基座不稳定产生的误差、光纤陀螺(FOG)的漂移、陀螺仪转位误差等出发,对影响光纤陀螺寻北仪的因素进行了系统全面地分析,并进行相应的补偿,消除了大部分的误差因素,理论上能使寻北仪精度得到显著地提高.     

基于旋转调制技术的高精度陀螺寻北仪

陀螺动态寻北算法目前普遍采用动态测试结合数据拟合的方法,针对此方法处理动态测试数据存在去噪效果不强、数据存储运算量大的缺点,提出一种基于互相关函数消噪的快速动态寻北方案,推导了寻北原理公式.该方法先利用连续恒速的机械旋转将激光陀螺和加速度计的输出信号调制成一定频率的三角调幅波;然后,根据互相关函数同频相关,不同频不相关的性质,取两路相同频率的基准信号分别计算与陀螺和加速度计输出信号的互相关函数,以消除惯性器件漂移和噪声对寻北精度的影响.仿真结果表明,新算法可实现全姿态下的高精度陀螺寻北,30 s的方位角和姿态角误差小于0.01.寻北实验结果表明,该算法对惯性器件测量过程中的各类噪声有很好的抑制作用,5 min寻北标准差达到32.7,基本满足高精度寻北的需求.     

Ψ型四位置寻北仪方案

在传统四位置寻北方案基础上,针对光纤陀螺寻北仪提出了一种新的转位方案,将传统水平面内相互垂直转动寻北改为Ψ型转动寻北。相对传统转位方案,不仅保持了原有的优势,同时能够减少25%的转位时间。在不同情况下,通过巧妙的公式构造和选取对应位置下的陀螺输出,能有效避免光纤陀螺死区造成的寻北误差,并且可以提高某些特定角度范围的寻北精度。     

移动电子设备用光纤陀螺寻北仪

介绍了一种用于移动电子设备的光纤陀螺寻北仪,它立足于国内现有条件,使用光纤陀螺作为测量元件,采用单陀螺四位置法、卡尔曼滤波器来减小随机漂移和常值漂移的影响,准确地解算地理真北方向与陀螺轴向的夹角。介绍了光纤陀螺及寻北仪的工作原理及实际应用。实践应用表明,移动电子设备因外界风力变化而引起载体挠动时,光纤陀螺寻北仪仍具有较高的寻北精度,可以满足相应寻北精度要求的军事和民用目的。     

光纤陀螺寻北仪四位置转位机构设计及其控制

光纤陀螺(FOG)寻北仪利用光纤陀螺敏感地球自转角速率的水平分量,经解算获得载体参考轴与北向的夹角.转位控制方案设计是寻北仪系统设计中一个极其重要的环节,转位机构的转位精度必须满足寻北的精度要求.该文详细介绍了光纤陀螺寻北仪转位机构设计,实现途径以及对寻北精度的影响.实验证实采用多位置转位机构达到了系统寻北的精度要求.     

基于FPGA的高精度频率电压转换系统设计实现

设计了一种线性F/V转换系统。传感器输出的脉冲频率信号经信号调理电路调理后输入FPGA,FPGA测量脉冲信号的频率,根据系统精度要求,需设计Q格式定点运算,测得的频率经FPGA定点运算后得到与频率大小成线性关系的D/A转换的数字量,控制串行DAC7551输出相应的电压值。实验结果表明,系统的转换精度优于0.1%,改变系统的设计参数可实现更高精度的频率信号到电压信号的转换。     

光源色度快速测量方法探讨

为实现光源色度的快速测量,提出了一种基于三基色原理的测量方法。待测光源发出的光依次通过三基色滤光片照射到光电传感器上,光电传感器输出电流信号转化为电压信号,通过V/F转换处理,由单片机系统实现数据采集和处理,得到光源色度的三刺激值和色品坐标,从而实现光源色度的快速测量。     

激光跟踪仪目标脱靶量精密探测方法

激光跟踪仪是一种用于大尺寸空间精密几何坐标测量的重要光学测量仪器。PSD是激光跟踪仪实现对合作目标精密跟踪的脱靶量传感器件,其探测精度直接影响跟踪测量性能。首先,简要介绍了激光跟踪测量系统及基工作原理,然后根据系统需求提出了脱靶量精密探测方案。重点讨论了I/V变换、信号放大、滤波、参数匹配等硬件设计方法以提高PSD输出微弱电流信号的稳定性,研究提出了基于FPGA和有限状态机的去极值平均滤波算法和扩展除法运算算法分别用于降低噪声干扰与提高测量精度;数据表明在4mm4mm的区域内脱靶量探测稳定度优于2m。采用该方法实现激光跟踪仪对合作目标的动态跟踪,很好地满足了激光跟踪仪的精密快速跟踪需要。     

基于CPLD的高分辨率AD转换电路设计

本文从仪器仪表应用领域对温控的需求方面出发,设计了具有高精度、低温漂的16位AD转换电路。模拟输入电压为0-100mV,通过精准的放大和偏置后送给AD652进行V/F变换,转换出来的频率信号由CPLD进行测量,结果送交控制器,产生16位AD转换结果。同时系统可提供0-100mV连续可调的高精度测试用基准源。     

基于V/F变换下的数字相敏检测监控光学膜厚

本文采用基于电压-频率变换(V/F)的数字相敏检测技术应用于光学监控信号检测,得到的被检测信号的幅度,即光学监控信号波形.而且针对光学监控系统中被检测信号特点,从理论分析角度说明了本方案抑制被检测信号低次谐波和白噪声的性能.仿真分析中针对加入了2,3,4次谐波和零均值随机白噪声,信噪比为20dB,频率为166Hz的被检测信号,利用本方案检测出光学监控信号反射率最大误差＜0.2%.分别利用本方案检测出的光学监控信号和理想监控信号读取反射率极值点对应薄膜厚度,对比可知采用本方案监控膜厚理论误差＜2nm.     

发动机数据采集系统的研究

为了提高发动机性能,采集发动机的实时工况信号,设计一种基于CAN总线进行传输的发动机数据采集传输系统。以英飞凌公司的8位单片机xC886作为核心,设计一套具有CAN接口的发动机数据采集传输系统。系统通过传感器采集发动机的温度、压力等工况信号,然后对采集的信号用信号调理电路变成O～5V或1～5V的标准信号。利用单片机自带的A／D装换功能,时数据进行A／D装换,最后利用CAN总线把所有数据上传到PC机,在PC机上对数据进行处理,方便使用。     

基于DSP的移动基站信号监测设备设计

针对移动基站信号时域分 析和频域分析的需求,提出了利用DSP等芯片组成可行的TMS320F28234最小系统和RS-232/US B通信转换模块的硬件实现方案。通过分析应用实数FFT算法和串口通信协议,有效地完成信 号的采集、A/D转换、频谱分析和下位机与上位机之间的通信,以及信号分析等功能,从而 了解通信系统的运行状况,为移动基站的正常运行提供保障。     

放电准分子激光电磁干扰环境下控制系统设计

为了在放电激励准分子激光的电磁干扰环境下,实现有效的抗干扰控制系统设计,采用全光纤接口设计和基于电压频率转换实现的高精度模拟信号传输的方法,取得了放电准分子激光空间电磁干扰强度和压频转换波形等数据,进行了理论分析和实验验证。结果表明,在最强电场干扰14V/m、最强磁场干扰38A/m的条件下,系统能够实现误差小于2.5%的模拟信号稳定传输,工作稳定可靠。这一结果对分析和设计能够稳定工作并抗干扰的准分子激光器控制系统是有帮助的。     

Nonfullerene Polymer Solar Cells based on a Perylene Monoimide Acceptor with a High Open‐Circuit Voltage of 1.3 V

Nonfullerene polymer solar cells (PSCs) are fabricated with a perylene monoimide‐based n‐type wide‐bandgap organic semiconductor PMI‐F‐PMI as an acceptor and a bithienyl‐benzodithiophene‐based wide‐bandgap copolymer PTZ1 as a donor. The PSCs based on PTZ1:PMI‐F‐PMI (2:1, w/w) with the treatment of a mixed solvent additive of 0.5% N ‐methyl pyrrolidone and 0.5% diphenyl ether demonstrate a very high open‐circuit voltage (V _oc) of 1.3 V with a higher power conversion efficiency (PCE) of 6%. The high V _oc of the PSCs is a result of the high‐lying lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of ?3.42 eV of the PMI‐F‐PMI acceptor and the low‐lying highest occupied molecular orbital (HOMO) of ?5.31 eV of the polymer donor. Very interestingly, the exciton dissociation efficiency in the active layer is quite high, even though the LUMO and HOMO energy differences between the donor and acceptor materials are as small as ≈0.08 and 0.19 eV, respectively. The PCE of 6% is the highest for the PSCs with a V _oc as high as 1.3 V. The results indicate that the active layer based on PTZ1/PMI‐F‐PMI can be used as the front layer in tandem PSCs for achieving high V _oc over 2 V.     

一种提高DSP的ADC精度的方法

数字信号处理器TMS320F2812的片上ADC模块的转化结果往往存在较大误差,最大误差甚至会高达9%,如果这样直接在实际工程中应用ADC,必然造成控制精度降低。对此提出了一种改进的校正方法,即用最小二乘和一元线性回归的思想,精确拟合出ADC的输入/输出特性曲线,并以此作为校正的基准在DSP上进行了验证,实验表明,此方法可以将误差提高到1%以内,适合于对控制要求较高的场合。