[发明专利]一种基于sigma-delta闭环控制的惯性传感器系统

摘要

一种基于sigma‑delta闭环控制的惯性传感器系统，所述系统包括数字域和模拟域，所述数字域连接模拟域，所述模拟域用于接收和转换信号，所述数字域用于处理和输出信号，本发明所述系统通过在闭环回路中嵌入低精度ADC，使系统的大部分单元可在数字域实现，提高了系统的可靠性和灵活性；使用低阶sigma‑delta闭环控制模块，保证了闭环回路的稳定性；使用误差抵消模块抵消量化器产生的量化噪声，实现高精度的惯性传感器，降低了对过采样率的要求和系统的功耗，或者可以使该惯性传感器系统应用于高速的场合，同时降低了后续降采样滤波器的要求。

主权项

1.一种基于s igma‑delta闭环控制的惯性传感器系统，其特征在于，所述系统包括数字域和模拟域，所述数字域连接模拟域，所述模拟域用于接收和转换信号，所述数字域用于处理和输出信号，所述模拟域内设有模数转换器和反馈单元，所述数字域包括低阶s igma‑delta闭环控制模块和误差抵消模块，所述低阶s igma‑del ta闭环控制模块一端通过反馈单元连接模拟域，另一端通过模数转换器连接模拟域，形成s igma‑delta闭环回路，所述低阶s igma‑delta闭环控制模块包括环路滤波器和量化器，其中；环路滤波器，所述环路滤波器用于维持闭环系统的稳定；量化器，所述量化器为一位量化器或多位量化器，所述量化器用于量化经过所述环路滤波器的数字信号，并输出比特流数据，所述误差抵消模块包括白化滤波器，校准单元和数字加法器，其中；白化滤波器，所述白化滤波器用于估计惯性传感器，检测电路和数模转换器级联的逆系统模型，使所述白化滤波器的输出信号还原出所述闭环系统的误差信号；校准单元，所述校准单元用于对所述量化器输出的比特流数据进行幅度和相位的校准处理；数字加法器，所述数字加法器用于将所述校准单元处理过的比特流数据和所述白化滤波器中还原出的误差信号相加，从而抵消量化器产生的量化噪声，得到高精度的输出信号；所述环路滤波器和白化滤波器均与所述模数转换器输出端相连，所述环路滤波器的输出端与量化器相连，所述白化滤波器的输出信号与校准单元的输出信号分别与数字加法器的两个输入端相连，所述数字加法器输出的求和结果为所述系统的输出信号。