龙俊铭1，王宏松2
（1.湘南学院，湖南郴州423000；2.重庆工程学院，重庆400056）
摘要：利用ARM技术，设计了捷联惯导系统。为了提高惯导系统的稳定性，需要对陀螺信号的零位进行校正以及对漂移进行抑制。首先对加速度传感器、磁场传感器、陀螺输出的信号进行采样与滤波，尤其在对陀螺信号的处理过程中，需要设计一个高性能、低运算量的低通数字滤波器，并合理设计信号调理电路，以提高敏感器件的工作效率和有效抑制器件所引起的零位漂移。实验结果表明，零位漂移≤0.1 (°)/s/h，其他的多项技术指标也达到了应用的标准。
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关键词 ：传感器；捷联惯性导航系统；零位漂移；陀螺仪；ARM；ADXRS300；FIR
中图分类号：TN96?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）17?0072?03
0 引言
陀螺作为飞行设备中的关键部件，必须具有足够的精度和较高的可靠性。因此，怎样对陀螺信号进行零位校正以及抑制漂移，就成了一项非常重要的工作。传统的方法是根据陀螺零位漂移的规律，预置漂移速率，再由漂移抑制算法消除零位漂移。若采用预置方式来抑制陀螺的零位漂移，则必须做大量的试验，才能比较正确地得到陀螺的漂移规律，这种方法难度大、周期长，结果会导致陀螺成本大幅度提高。而本设计所采用的陀螺型号是ADXRS300，iMEMS微机械陀螺仪是ADI公司正在发展的动态信号处理解决方案的一部分。iMEMS陀螺仪具有更高的可靠性、更低的功耗、更小的尺寸、更低的成本。本文从陀螺仪自身的特性和运载体工作的特点出发，对该方法的优点和应用时需要注意的问题进行分析并提出一种动态的快速校零方法。
1 ADXRS300 陀螺随机漂移的统计与数学模型的建立
由大量的实验可知，陀螺随机漂移是一个随机过程。在陀螺漂移测试中，每进行一次试验，可以得出陀螺的零位漂移是一个缓变的直流分量，它随时间的变化缓慢。根据陀螺的零位漂移这一特性，假设能够从陀螺的输出信号中提取这个直流分量，也就意味着可以找出陀螺的零位电压。
陀螺随机漂移由常值零漂和周期分量两部分组成，陀螺的输出信号还包括内部噪声（白噪声和有色噪声）以及各种外部干扰[1]。陀螺漂移（用ε 来表示）的单位为(°)/h，在初始对准时间内，可以用式（1）表示陀螺随机漂移的模型：
ε(t) = ε0 + A sin(2πft + θ0 ) + q(t) + δ ? n(t) + N(t) （1）式中：N(t) 为有色噪声；n(t) 为高斯白噪声，其强度为δ；q(t) 为量化噪声；A 为周期分量的振幅；θ0 为初始相位，ε0 为陀螺常值零漂。
