较小。陀螺由于结构复杂制造困难且对惯性系统精度影响最大，成为研究重点对象。目前高精度军用陀螺国外对我国实施禁运。研究表明精度主要取决于本身结构特性，由于受目前微细加工等技术限制，我国设计和制造陀螺制造精度还有待进步提高，进入实际应用还需努力。影响陀螺精度主要因素是陀螺漂移。通常陀螺信号漂移可分为系统性漂移和随机漂移两种类型。只要所建立数学模型足够精确，通过漂移补偿计算，便可消除系统性漂移对陀螺精度影响。然而，随机漂移是弱非线性慢时变，同时受外部环境噪声等不确定性因素影响，所以在陀螺中不能用简单方法加以补偿。陀螺随机漂移中含有较多有色噪声，而小波分析特别适合于非平稳信号处理，且具有较好去噪效果，所以适用于陀螺信号滤波。在离线仿真处理中，这处理方法具有较好效果。在目前国内市场上陀螺芯片精度还比较低，无法满足高精度应用需要情况下，除了继续改进微机虚指导教师签名至幽动叮年月日上口年月堋西北工业大学学位论文原创性声明秉承学校严谨学风和优良科学道德，本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过研究成果，不包含本人或其他已申请学位或其他用途使用过成果。对本文研究做出重要贡献个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担切相关法律责任。学位论文作者签名王勇加年夕月皿日西北工业大学硕士学位论文第章绪论第章绪论陀螺是航天航空军用导航与制导技术现代工业控制重要惯性传感器，具有广泛应用范围。随着时代发展，汽车消费类和娱乐类产品也开始大量应用。随着微机电技术深入研究和发展，微机械陀螺已经成为近年。广泛研究和发展方面。微机械陀螺是使用现代半导体制造技术加工，其成本尺寸功耗都很低，环境适应性工作寿命与传统技术相比有量级上提高微机械陀螺性能在十几年内得到迅速提高，正由速率级向战术级精度迈进。如同半导体取代真空管，微机械陀螺正逐步替代传统惯性传感器。目前国内市场上陀螺芯片精度还比较低，无法满足高精度应用需要。噪声是影响陀螺精度主要因素，除了继续改进微机械陀螺结构，采用有效信号处理方法降低噪声是提高陀螺精度有效手段。本人工作就是针对陀螺降噪进行，力争用及有效降噪算法提高陀螺性能，使其满足更高要求。陀螺概述用以测量角速度传感器统称为陀螺。早在年，法国学者傅科就在实验室利用高速旋转刚体定轴性，定性地演示了地球自转现象，并且提出了“陀螺”这个术语。百多年来，陀螺已经从简单实验室演示装置发展成为精度很高仪表，并在航空，航天航海及制导等技术中得到广泛应用。陀螺及其相关技术直是各国重点发展技术之，发展十分迅速。迄今为止，陀螺从传统刚体转子陀螺发展到新型固态陀螺，种类十分繁多。液浮陀螺静电陀螺和动力调谐陀螺是技术成熟三种刚体转子陀螺，达到了精密仪器领域内韵高技术水平。随着光电技术微米纳米技术发展，新型陀螺如激光陀螺光纤陀螺和微机械陀螺应运而生它们都是广义上陀螺，是根据近代物理学原理制成具有陀螺效应传感器。这些陀螺因其无活动部件，称为固态陀螺。这种新型固态陀螺将成为未来主导产品，具有广泛发展前途和应用前景。微机电系统，简称技术是从上世纪八十年代开始，随着硅微机械加工技术发展而逐渐成长起来，是微电子平面加工技术和硅微机械加工技术两者相结合产物。用微机械技术制作器件可以规模生产，不仅价格低体积小重量轻，而且可以与用微电子技术加工电西北工业大学硕士学位论文第章绪论路集成，做到机电体化。因此技术引起世界各国科学家极大兴趣，并在各国政府巨额经费投入推动下得到迅速发展。在汽车工业需求推动下，属于研究内容之微机械陀螺，已经成为过去几十年内被广泛研究课题。微机械陀螺是种采用微电子和微机械加工技术制作振动陀螺，微机械陀螺与传统刚体陀螺机械式陀螺光学陀螺等相比，具有低成本小尺寸轻重量高可靠性等优点，其精度正在不断提高，应用领域也随之不断扩大。微机械陀螺研究现状微机械振动陀螺是技术应用个重要方面，它出现将使惯性技术产生次新飞跃。从综合性能看，微机械陀螺精度低，最适用于短时工作，偏值稳定性大于。低成本场合。因此微机械振动陀螺可应用于急需大量小型廉价陀螺汽车工业导航机器人军事以及消费电子等应用领域。世纪年代以来，德雷珀实验室美公司美利顿公司美公司德公司法公司美公司俄等相继开展微硅陀螺微硅加速度计等微型惯性仪表研究，有已形成产品，进而进行微型惯性测量组合研究。美国国防部将技术列为国防部关键技术，美国国防高级研究计划局资助开发军用经费每年达万美元以上。德雷珀实验室从年开始研制微机械振动陀螺仪，已封装实验了个不同型号微机械振动陀螺仪，经受了加速度为冲击和离心试验。在年研制出种微型惯性测量组合单元，其体积为，质量为。它仅比普通惯导体积万分之多点，其中陀螺仪漂移为这单元包括三个陀螺仪和三个加速度计，以及相应执行元件。我国微机械研究始于年。清华大学导航与控制教研组陀螺技术十分成熟。东南大学精密仪器及机械系科学研究中心也不断进行关键部件微机械陀螺仪和新型惯性装最与组合系统开发研究，满足广阔军民两用市场需要。从年末开始，国防科工委便投入万元以上经费主要用于惯性器件基础性研究，硅微机械陀螺技术已被纳入国家高技术发展计划中。在对微机械陀螺结构不断深入研究同时，国防科技大学和天津大学研究人员应用小波等方法对陀螺漂移信号进行降噪处理，取得了比较好效果。西北工业大学硕士学位论文第章绪论课题研究意义及主要研究内容课题背景及意义惯性制导与导航系统是随着惯性传感器发展而发展起来门技术，它完全自主不受干扰输出信息量大输出信息实时性强等优点使其在军用航行载体和民用相关领域获得广泛应用。其精度主要取决于惯性传感器陀螺和加速度计精度，加速度计对惯性导航或制导系统误差影响较小。陀螺由于结构复杂制造困难且对惯性系统精度影响最大，成为研究重点对象。目前高精度军用陀螺国外对我国实施禁运。研究表明精度主要取决于本身结构特性，由于受目前微细加工等技术限制，我国设计和制造陀螺制造精度还有待进步提高，进入实际应用还需努力。影响陀螺精度主要因素是陀螺漂移。通常陀螺信号漂移可分为系统性漂移和随机漂移两种类型。只要所建立数学模型足够精确，通过漂移补偿计算，便可消除系统性漂移对陀螺精度影响。然而，随机漂移是弱非线性慢时变，同时受外部环境噪声等不确定性因素影响，所以在陀螺中不能用简单方法加以补偿。陀螺随机漂移中含有较多有色噪声，而小波分析特别适合于非平稳信号处理，且具有较好去噪效果，所以适用于陀螺信号滤波。在离线仿真处理中，这处理方法具有较好效果。在目前国内市场上陀螺芯片精度还比较低，无法满足高精度应用需要情况下，除了继续改进微机使用来控制外部多路与，提高可靠性针对小波算法，寻找适合于陀螺降噪最优小波基和最佳分解层数。加入针对陀螺温度补偿及非线性补偿算法，进步提高其精度。西北工业大学硕士学位论文参考文献参考文献叨韩震字，申旭娟，石章林信号多分辨率分析及其在消噪中应用四川联合大学学报,叨杜芳，卢文胜，曹文清振动台试验测试信号去噪小波变换方法闭振动与冲击刘曙光，殷明子波消噪技术及其应用阴西北纺织工学院学报。，阴吲彭玉华，波变换与工程应用北京科学出版社，郑海波，陈心昭，李志远基于小波变换种降噪算法刀合肥工业大学学报自然科学版张子瑜，吴镇扬，陈进机组运行趋势小波包掩膜去噪研究叨机械工程学报杨其俊，裴唆峰，孙辉小波消噪及其在往复泵振动监测信号处理中应用田振动与冲击，孙延奎小波分析及其应用北京机械工业出版社，苏奎峰，吕强，耿庆锋，陈圣俭原理与开发应用北京电子工业出版社，吕雪锋，吴书朝种基于数据采集系统嗍工业控制计算机，员天佑，李潮，谢阅多任务环境下实时数据采集与处理微计算机信息，蝈伟位模数转换器应用刀宝成科技，彭启琮，管庆集成开发环境及原理与应用电西北工业大学硕士学位论文参考文献子工业出版社，李广辉基于小波方法陀螺仪信号处理系统研究天津工业大学硕士学位论文，李士心小波去噪理论及其在陀螺漂移信号处理中应用天津大学博士学位论文，刘镇平，张春熹，王妍，波分析在捷联惯导陀螺信号滤波中应用中国惯性技术学报支鲁源，陈玉柱，陈刚，李士心基于小波变换陀螺漂移建模与实验研究中国惯性技术学报蒋东方，陈明种实时小波降噪算法仪器仪表学报吉训生，王寿荣，小波变换在陀螺仪去噪声中应用叨传感技术学报高广春，姚庆栋先更新后预测提升格式滤波器设计叨电路与系统学报楼顺天，刘小东，李博菡基于系统分析与设计信号处理西安西安电子科技大学出版社，谭浩强程序设计第二版嗍北京清华大学出版社，张贤达现代信号处理咖北京清华大学出版社，。栅斗，田“虚指导教师签名至幽动叮年月日上口年月堋西北工业大学学位论文原创性声明秉承学校严谨学风和优良科学道德，本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过研究成果，不包含本人或其他已申请学位或其他用途使用过成果。对本文研究做出重要贡献个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人学位论文与资料若有不实，愿意承担切相关法律责任。学位论文作者签名王勇加年夕月皿日西北工业大学硕士学位论文第章绪论第章绪论陀螺是航天航空军用导航与制导技术现代工业控制重要惯性传感器，具有广泛应用范围。随着时代发展，汽车消费类和娱乐类产品也开始大量应用。随着微机电技术深入研究和发展，微机械陀螺已经成为近年。广泛研究和发展方面。微机械陀螺是使用现代半导体制造技术加工，其成本摘要近年来，基于微机电系统技术微惯性传感器研究与发展受到了广泛重视。微硅陀螺具有体积小重量轻可靠性高易于系统集成等优点，所以它在汽车工业航空航天以及机器人等领域具有广阔应用价值和前景。目前陀螺精度还不是很高，除改进设计和制造方法提高其精度外，对陀螺信号进行采集和处理提高其精度也是有效技术途径。但是传统采集系统在软件上采用单任务顺序结构，实时性差，难以满足陀螺实时信号处理要求。本文为了降低陀螺噪声，改善非线性性能，提高其精度，研制出了采用公司新代数字信号处理器和实时操作系统陀螺信号实时采集与处理系统。在多任务机制下实现数据采集提升小波信号降噪和补偿算法实时处理传输并行化。实验验证处理后型陀螺信号噪声由。胁降低到约。，胁，算法处理时间约为，基本达到实时处理性能指标。所研制系统在陀螺数据采集和处理领域具有定应用价值。首先，详细介绍了主要特点，并以该为核心芯片，分析和设计了数据采集处理系统外围接口电路，重点介绍了信号调理电路，与接口电路原理及接口实现方法，给出了本系统完整硬件实现方案。其次，详细阐述了利用公司集成开发环境和准实时操作系统开发多任务系统软件具体方案。本文引入实时操作系统提供多任务机制，将采集处理按照功能划分为三个相对独立任务，这些任务在调度下，按照用户指定优先级并行运行，大大提高了系统工作效率