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    石英加速度計I/F轉換器用于航姿參考系統(AHRS)的分辨率問題分析

    時間:2023-11-04 03:14:23 點擊次數:393

    石英加速度計I/F轉換器用于航姿參考系統(AHRS)的分辨率問題分析

    1、問題
           問題:問一下大佬,幾萬塊錢的石英加表放在轉臺上都有0.2g上下的噪聲,動態時候更加慘不忍睹,mems那種加速度計,內部都有信號處理電路,這種石英加計是不是不能直接用,需要處理干凈才能用呢?

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    2、分析

               我們公司研發的 i/f當量在12000p/g.s,一個脈沖大概是80ug的樣子。1秒平滑的精度一般在20ug以內。如果是400hz采樣率,垂直軸1g每個周期采樣的數據在6個脈沖左右(雙沿計數),不能只看400hz這個采樣的波動。在400hz下,垂直軸1g對應6個脈沖,你直接算std/6,垂直軸對應0.1g的離散度,看起來波動很大。實際評價i/f一般采用1秒的脈沖加起來算離散。i/f分辨率低,精度不低。

            i/f有效分辨率大概相當于13位adc,你濾波后并不能提高分辨率,反而可能損失積分性能。想做ahrs的話,由于要使用加計去穩定陀螺積分的姿態,要用的zk=fn+gn,不像慣導可以積分fn到平滑噪聲,不過由于陀螺可以積分姿態,zk雖然離散大,但是長時間估計下來,估計的失準角大小不均,總體加起來也不會丟失精度。你的V/F電路噪聲0.2g比我們的(0.1)偏大一點,不過應該也可以用。

            我們有款激光陀螺、光纖陀螺ahrs,使用上述自研i/f,做三軸搖擺結果也很好。adc的分辨率可以做的比i/f略高,16位的adc到處都是,比i/f的13位要高。不過adc的有效分辨率一般也不高,12位以上的adc也是靠抽取實現,并不能提升多少有效分辨率;還有就是adc的INL也非常重要,提升虛假的分辨率而不提高INL,也是假的指標,普通的adc不會比i/f好。

    2.png

            積分器的平電荷量達到積分電容預定的電荷量可以觸發對應開關時才會打開模擬開關使用橫流源反向積分平衡。在沒有積分達到足夠電荷量時,就沒有脈沖,脈沖不是勻速的,自然有脈沖跳動

            下面這是我們公司做的光纖陀螺ahrs,使用的是我們自研的i/f轉換器,水平姿態可以做的很穩定。



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                                                                                                                                                                      圖1、TSiGC航姿參考系統(AHRS)

            

            這是我們公司做的光纖陀螺ahrs,使用的是我們自研的i/f轉換器,水平姿態可以做的很穩定。


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                                                                                                                                                   圖2、俯仰、橫滾角




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                                                                                                                                                                            圖3、俯仰角

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                                                                                                                                                                                    圖4、橫滾角



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                                                                                                                                                                              圖6、俯仰、橫滾角標準差





    3、總結

            i/f輸出的數據不需要處理,直接參與ahrs算法的效果是最好的,姿態表現主要看算法表現,好的算法可以實現高精度姿態性能。





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