二位置数字捷联寻北仪的设计与实现

陀螺寻北仪作为一种定北装置,在军事和民用定向中应用愈来愈多。讨论了二位置寻北算法,该方案能利用转位消除陀螺的常值漂移,而且陀螺的随机漂移影响也小,寻北时间短且能达到很高的精度。在阐述了寻北算法的基础上,介绍了系统的数字化设计和实现。实践证明该寻北仪各项指标达到了设计要求。

基于ZYNQ的激光陀螺寻北仪的设计

在现代化战争中的武器系统以及民用勘测领域中,寻北技术发挥着无与伦比的作用。基于此背景,该文设计了一种基于ZYNQ的光纤陀螺寻北仪。该系统由XB185D单轴闭环光纤陀螺通过串行422通信接口将数据发送给ZYNQ,并通过AD模块AD7693对两路石英加速度计进行数据采集,利用温度传感器DS18B20进行温度数据采集。以XC7Z020为逻辑控制核心,通过四位置寻北算法解析北向角度,通过串口总线将结果发送到上位机上。经测试表明,该系统稳定可靠,能准确地定位北向,其误差范围在0.3°内。

基于惯性系的光纤寻北仪双位置寻北算法

由低精度光纤陀螺(Fiber Optical Gyroscope,FOG)组成的寻北仪具有结构简单、成本低的优点,但易受地磁和车上复杂外部环境的影响。针对低精度FOG存在地磁零位,寻北仪对外部晃动敏感的缺陷,通过对陀螺进行地磁零位补偿保证陀螺零偏稳定性,在此基础上提出了基于惯性系的双位置寻北算法。算法分别在两个对位进行惯性系寻北,利用双位置对消原理获得不受陀螺固定零偏影响的方位角并完成水平陀螺固定零偏的估计。实验结果表明,陀螺零偏稳定性0.15(°)/h,加速度计零偏稳定性150μg的惯性器件精度下,车上寻北误差1倍标准差小于4.5mil、极差小于10mil、对准时间小于5min。与传统双位置算法相比,所提算法在晃动基座条件下具有对准精度高,环境适应性强的优点。