高速旋转飞行体姿态传感器信号解调方法.pdf

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1、28传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第6期高速旋转飞行体姿态传感器信号解调方法吴立锋，严庆文，徐鸿卓，张伟，张福学(1．北京邮电大学电子工程学院，北京100876；2．北京信息科技大学传感技术研究中心。北京100101)摘要：研制的无驱动结构微机械陀螺可同时敏感高速旋转飞行体滚动角速度、输入角速度(俯仰和偏航角速合成的角速度)信息。为了将合角速度分解成偏航角速度和俯仰角速度，利用加速度计建立了空间基准，通过陀螺和加速度计输出信号的相位差，可确定飞

2、行体空间偏转方向。阐明了该方法原理，分析了误差因素，对主要误差因素滚动角速度与合速度影响建立了复合影响数学模型，并进行了补偿。结果表明：通过该方法可以确定飞行体空间偏转方向，从而可将俯仰和偏航角速度分解出来。关键词：旋转飞行体；陀螺；俯仰；偏航；角速度中图分类号：TP212．12文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)06-0028-04Signaldemodulationmethodofattitudesensorforhigh—speed-rotatingaircraftWULi—feng，YANQin

3、g．wen，XUHong—zhuo，ZHANGWei，ZHANGFu—xue(1．SchoolofElectronicEngineering，BeijingUniversityofPostsandTelecommunications，Beijing100876，China；2．SensingTechniqueResearchCenter，BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity，Beijing100101，China)Abstract：Thenon·drivenst

4、ructuremicromachinedgyroscopecannotonlysensethe~guhrrateofrotatingbutalsosenseinputangularrate(piethandyawangularrate)atthesametimeofhigh-speed-rotatingairframe．Inordertodemodulateyawandpitchangularrate，thespacebenchmarkissetupbasedonaceelerometer．Thedeflexionori

5、entationoftherotatingairframeisascertainedaccordingtothediferenceofphasebetweengyroscopeandaccelerometeroutputsignals．Theprincipleofthismethodisillustratedandtheerrorisanalyzed．Moreover，thecompositemathmodelofmainefectofrotatingangularrateandinputOUphase—differen

6、ceissetuptocompensatetheerror．Theresultsshowthatthemethodcandeterminethedeflexionorientationoftherotatingairframe，SOtheyawandpictchangularratecanbedemodulated．Keywords：rotatingaircraft；gyroscope；picth；yaw；angularrate0引言境影响。本文提出了一种利用飞行体旋转作为驱动的微机高速旋转飞行体自身绕纵轴高速滚动，并且

7、伴有俯仰械陀螺，它的特点是：1)可同时敏感滚动、偏航、俯仰3个角和偏航运动，飞行体的滚动可有效改善发动机推力偏心，质速度；2)体积小，成本低；3)测量范围大，滚动速率可达量偏心、飞行体外形工艺误差等干扰所造成的影响，减小无40r／s，偏航、俯仰角速度可达500。／s；4)输出信号的频率等控飞行段的散布。飞行体的滚动、俯仰、偏航3个角速度的于滚动角速度，信号的幅度与俯仰和偏航的合角速度成正检测对其控制有着重要意义，但这些姿态检测难度比较大。比。如何从一个信号解调出3个角速度是微机械陀螺应用目前，国内外对于旋转飞行体姿态参数

8、的检测有如下2种的关键技术问题。为此，本文建立了以重力加速度计为基方法，即捷联式惯性测试和无陀螺组合。这2种方式存在准的合速度分解方案，阐明了原理，进行了论证，考虑了影诸多问题，如，捷联式惯性测试采用陀螺测量飞行体的滚动响因素，并对误差进行了补偿。角速度，测量范围比较小⋯，通常小于20r／s；采用无陀螺1相位差判别偏