重力加速度计在硅微机械陀螺信号解调中的应用

　　0引言

　　在利用无驱动结构硅微机械陀螺仪检测旋转载体的偏航、俯仰和自旋角度、角速度过程中，准确获得旋转载体的自旋频率能够提高其解算精度。可以利用陀螺自身的信号解调出旋转载体的自旋频率，但是当旋转载体做圆锥运动时，陀螺信号是被调制的，利用陀螺信号解调出旋转载体的旋转频率包含了旋转载体自身做圆锥运动的频率，因此要求旋转载体自旋频率还应该扣除这个圆锥运动的频率。在这里，引人一个重力加速度计，由于重力加速度计信号频率不会被旋转载体的圆锥运动所调制，因此可以利用重力加速度计信号来解调旋转载体的自旋频率。重力加速度计信号还可以确定旋转载体的舵面相对地面坐标系的旋转角度。另外还可以利用陀螺信号和重力加速度计信号的相位差确定旋转载体的偏转方向，利用重力加速度计检测旋转载体的自旋频率。

　　1利用重力加速度计检测旋转载体的自旋频率

　　只有重力加速度计信号的频率不被旋转载·本的各种运动状态调制时，才能够方便的用其检测旋转载体的自旋频率。以下是在三轴转台上仿真模拟旋转载体的3种运动伏态，做的3组试验。

　　1. 1三轴转台仿真旋转载体偏航角振动试验

　　仿真转台做偏航角振动时，振动频率是3 Hz，振幅是，内环f=17 Hz旋转，重力加速度计信号频谱如图1所示。

　　从图1可以看出，仿真转台做偏航角振动时，频谱图显示的内环频率并没有发生很大变化，f=17 Hz时的相对误差是0. 53%，可见做偏航角振动时重力加速度计信号频率没有被调制。

　　1.2仿真转台俯仰角振动

　　仿真转台做俯仰角振动时，振动频率是3 Hz，振幅是士50，内环以f=11 Hz旋转，重力加速度计信号的频谱如图2所示。

　　从图2可以看出，仿真转台做俯仰做角振动时，频谱图显示的内环频率并没有发生很大变化，f=11 Hz时的相对误差是0. 13%，可见在做俯仰角振动时不会对重力加速度计信号频率产生调制作用。

　　1.3仿真转台做圆锥运动

　　仿真转台做圆锥运动时，中、外环的角振动频率都是1 Hz，振幅都是士5“内环分别以f=11 Hz, f=17 Hz旋转时，重力加速度计信号的频谱如图3所示。

　　从图3可以看出，仿真转台做圆锥运动时，频谱图显示的内环频率也没有发生很大变化，f=11 Hz时的相对误差是0.13%, f=17 Hz时的相对误差是0. 53%，可见做圆锥运动时重力加速度计信号频率也没有被调制。

　　综上所述，仿真转台做偏航角振动、俯仰角振动合成圆锥运动时，重力加速度计信号的频率都不会被调制，因此可以利用重力加速度计测旋转载体的自旋频率。表1是用加速度计测得的偏航角振动时的内环旋转频率。内环频率为6 Hz时，测得最大相对误差是1. 25%。