基于ARM的光纤陀螺经纬仪寻北系统设计与实现

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1、第３０卷第２期弹箭与制导学报Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．２２０１０年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓ，Ｒｏｃｋｅｔｓ，ＭｉｓｓｉｌｅｓａｎｄＧｕｉｄａｎｃｅＡｐｒ２０１０基于犃犚犕７的光纤陀螺经纬仪寻北系统设计与实现孙华，张文乾，张庆（哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨１５０００１）摘要：针对机械式陀螺经纬仪系统工艺要求高、结构复杂、精度受多方制约的特点，设计了一个陀螺经纬仪寻北系统，采用四位置寻北方案，选用光纤陀螺为测量元件，用高速３２位ＡＲＭ７微控制器作为主控芯片，寻北过程操作完全通过红外控制实现。实验数据表明，系统能很好的实现寻北功能，稳定性好，精度能够达到要求，

2、同时系统结构简单、易于实现，接口灵活、扩展性好。关键词：ＡＲＭ７微控制器；光纤陀螺；经纬仪；寻北系统中图分类号：犞２４１５文献标志码：Ａ犇犲狊犻犵狀犪狀犱犐犿狆犾犲犿犲狀狋犪狋犻狅狀狅犳犖狅狉狋犺狊犲犲犽犻狀犵犛狔狊狋犲犿狅犳犉犻犫犲狉犗狆狋犻犮犌狔狉狅狊犮狅狆犲犜犺犲狅犱狅犾犻狋犲ＳＵＮＨｕａ，ＺＨＡＮＧＷｅｎｑｉａｎ，ＺＨＡＮＧＱｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｇｙｒｏｓｃｏｐｅｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅｈａｓｍａｎｙｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉ

3、ｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｑｕｉｒｅｄ，ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｂｙｍａｎｙａｓｐｅｃｔｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓａｓｐｅｃｔ，ａｎｏｒｔｈｓｅｅｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆＦＯＧｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｆｉｎａｌａｉｍｏｆｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎｉｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｙｓｔｅｍ’ｓｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍａｎｅｕｖｅｒａｂｉｌｉｔｙ．Ｆｏｕｒｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｅｌ

4、ｉｍｉｎａｔｅｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｙｃｏｎｓｔａｎｔｄｒｉｆｔ．Ｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄ３２ｂｉｔＡＲＭ７ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｃｅｓｓ，ａｌｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄａｖｏｉｄｕｎｎｅｃｅｓｓａｒｙｅｒｒｏｒａｎｄｍａｋｅｓｙｓｔｅｍｂｅｅａｓｙｔｏｈａｎｄｌｅ．Ｒｅｓｕｌｔｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｉｎａｌｌａｓｐｅｃｔｓ．犓犲狔狑狅狉犱

5、狊：ＡＲＭ７ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｇｙｒｏｓｃｏｐｅ；ｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ；ｎｏｒｔｈｓｅｅｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ计对相关方面的理论研究和工程应用都有一定的参考价值。０引言光纤陀螺经纬仪是通过敏感地球自转的水平分量来测定仪器架设点方位的精密仪器。它不仅可以１系统介绍测定目标之间的相对夹角，而且可以测定目标与地理１．１系统构成［１］北或真北之间的夹角。随着社会和科技的不断进文中选用串口光纤陀螺，选用基于ＡＲＭ７的微步，光纤陀螺经纬仪应用越来越广泛，多用于精密定控制器ＬＰＣ２３６４芯片作为主要控制芯片进行数据的向，如在大地测量、工程测量和军事测量

6、中有重要应接收和处理，并将系统当前状态和最终结果通过数码［２］用。实际的工程应用对光纤陀螺经纬仪的性能和管实时反映给操作者。考虑到尽可能的提高系统的功能提出了更高的要求，要求光纤陀螺经纬仪不但精精度、人性化程度，寻北过程中的所有操作都是通过度上更精准，而且外在结构上更加简单、便于携带等，红外遥控实现，同时优化了光纤陀螺数据处理算法。同时也要求性能上更加稳定，便于操作。因此，在实系统整体构成图如图１所示。现光纤陀螺经纬仪功能的前提下，设计一个结构更为１．２寻北原理简介简单，功能更全面更稳定的系统是很有必要也很有价寻北系统的寻北方案主要有３种：单位置法、二值的。文中提出并实现

7、了一种光纤陀螺经纬仪寻北位置法、四位置法。单位置法原理简单，但精度低；二系统方案，在能够很好的完成经纬仪寻北功能的前提位置法能克服光纤陀螺的常值漂移，但精度仍然不够下，硬件结构更加简单，操作更方便，稳定性更高。设好；四位置法能消除常值漂移和刻度因数变化带来的收稿日期：２００９－０５－２１基金项目：哈尔滨工程大学基础研究基金资助作者简介：孙华（１９６３－），女，教授，博士，研究方向：导航、制导与控制。·２３８·弹箭与制导学报第３０卷片的ＬＰＣ２３系列芯片。ＬＰＣ２３６４是ＬＰＣ２３系列中广泛应用的一个芯片，具备了ＬＰＣ２３系列