[发明专利]车载导航低精度陀螺自校正系统

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种用于车载导航设备的陀螺系统，它基于民用级的低精度陀螺，可以对陀螺的零点进行自校正，提高精确度和稳定性。

背景技术

陀螺是一种角度或角速度的感测组件，用以量测载具的姿态与方向，是稳定控制、惯性导引与姿态量测的重要组件。当今，高精度的激光陀螺、机械陀螺和中等精度的压电晶体陀螺在航空、航天、舰船、兵器、机器人和工业自动化领域广泛应用，但是这些器件价格昂贵，难以在民用的车载导航市场上大量普及使用。而民用级的低精度陀螺价格便宜，易于量产，可以满足车载导航在成本和大批量生产上的要求，但其缺点是零点一致性差、温度漂移严重，为解决该问题当前一般通过手工校正来保证陀螺零点的一致性，用加热恒温技术来改善陀螺的温度漂移，但需要大量人力物力去校正，且功耗大、体积大，准备时间长，在使用中局限性较大。

发明内容

为了使民用级的低精度陀螺能很好的应用到车载导航终端上，本实用新型对原始陀螺的输出进行了一定的滤波处理，同时设计的自校正的算法，可以很好的解决零点一致性差和温度漂移的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在陀螺的输出端加上精密信号调理电路，对陀螺输出模拟信号进行预处理，主要包括放大、滤波、积微分、应变桥路平衡和线性化等，以提高信噪比，易于传输并与后续环节相适配。对经过调理后的信号使用自带A/D转换电路的高性能微处理器对信号进行数字化，然后进行自校正算法处理，并实时学习陀螺的多种状态变化，随时修正输出。

自校正算法基于一下几个原则进行：各个陀螺的零点总在一个确定的范围之内变化；各个陀螺的时漂和温漂曲线虽不相同，但其变化的速率却是缓慢的，且变化方向是单向的；陀螺的机械性决定了其输出的信号是连续的，不可突变的；

本实用新型的有益效果是，可以弥补民用级的低精度陀螺在精确度和稳定性上的不足，使之能满足车载导航的要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是陀螺自校正系统的组成结构示意图。

图2是精密信号调理电路部分原理图

图1中，陀螺的输出经过精密信号调理电路的处理后，微处理器对模拟信号进行数字化，并使用自校正的算法进行修正，最后输出。其中掉电存储模块用于存储一些根据陀螺的自身性能的变化计算的一些系统参数。

图2为电路原理图，在电路图中，输入信号经过电阻匹配之后，先用大小两颗电容C48、C47对输入信号进行平滑滤波，滤除高低频干扰信号。因陀螺信号的变化率不大，可以用10uF的电容对输入信号进行平滑。同时C47、C45、R44和R45组成对称的JI型滤波电路尽可能滤除微小噪声，这对提高陀螺的角速度分辨率有很大的帮助，即使是微小的转角信息都可如实的反映出来，否则后续电路就很难辨别输入信号的微小变化到底是噪声还是转角信息。

另外，C44、C46、R40和R42接成对称差分输入，可以最大限度地抑制共模电压对有用信号的影响，避免陀螺出来的原始信号被后续电路的偏置电压进行抬升或削减而导致陀螺的真实零点受到影响。为了进一步减小交流干扰，在输出端加接一个低通滤波器(由R41、R37、C40和C41组成)，以滤除输出电压中的交流分量，使输出电平更加稳定。