基于雙單片機(jī)的陀螺儀自反饋系統(tǒng)的研究.pdf

1、陀螺經(jīng)緯儀作為一種具備全天候自主定向、高精度的精密測量儀器，在測繪、軍事、航空和航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，國外的陀螺技術(shù)很先進(jìn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)陀螺經(jīng)緯儀的全自動尋北測量，但是國產(chǎn)的陀螺經(jīng)緯儀多數(shù)還需要人工的干預(yù)才能完成尋北測量。因此研究仝自動、“一鍵尋北”的陀螺經(jīng)緯儀，是具有非常重要的意義的。本文從陀螺的尋北原理出發(fā)，研究分析了幾種常用的尋北算法，開發(fā)了一種高效的尋北算法，并設(shè)計了基于雙單片機(jī)系統(tǒng)的自反饋控制尋北系統(tǒng)。主要內(nèi)容如下：

2、r>　　 ⑴設(shè)計實(shí)現(xiàn)了基于趨勢預(yù)測的誤差補(bǔ)償多級步進(jìn)初尋北算法。主單片機(jī)實(shí)時地采集陀螺光標(biāo)的位置信號，并通過USB實(shí)時地傳遞給PC機(jī)，PC機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)念A(yù)測尋北算法，得到預(yù)測結(jié)果N1后根據(jù)補(bǔ)償函數(shù)查詢得到補(bǔ)償角度N’，將實(shí)際尋北結(jié)果(N1+N’)發(fā)送給主單片機(jī)，然后主單片機(jī)控制精密電控轉(zhuǎn)臺將陀螺經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置，這樣一次尋北結(jié)束。
　　 ⑵設(shè)計方案完成雙單片機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了兩個單片機(jī)之間的異步串行通信。從單片機(jī)觸

3、發(fā)步進(jìn)電機(jī)自動下放陀螺，同時主單片機(jī)實(shí)時采集監(jiān)測陀螺光標(biāo)的運(yùn)動信息，并經(jīng)USB上傳至PC機(jī)進(jìn)行尋北結(jié)果的計算，PC機(jī)回傳結(jié)果給主單片機(jī)后，主單片機(jī)控制轉(zhuǎn)臺做相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步逼近真北方向。如此進(jìn)行幾次即可完成初尋北過程。
　　 ⑶設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了自反饋控制尋北系統(tǒng)，首先建立了陀螺光標(biāo)信號的初始位置與半脫位置之間的函數(shù)關(guān)系，其次，確定雙單片機(jī)系統(tǒng)之間的反饋信號--半脫位置。在陀螺下放過程中，主單片機(jī)不斷地查詢判斷，當(dāng)光標(biāo)信號的變化滿足