韓 穎，黃劍俠，高 原

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MEMS陀螺在紅外成像系統(tǒng)中的研究應(yīng)用

韓 穎，黃劍俠，高 原

（中國空空導(dǎo)彈研究院 計量測試中心，河南 洛陽 471000）

簡要介紹了紅外成像導(dǎo)引系統(tǒng)中的穩(wěn)像技術(shù)原理，說明陀螺儀在輔助設(shè)備電子穩(wěn)像系統(tǒng)中的重要地位。目前，國內(nèi)輔助設(shè)備電子穩(wěn)像系統(tǒng)中常采用的光纖陀螺，文中對光纖陀螺的優(yōu)缺點進行分析，并與新興的MEMS陀螺在技術(shù)指標(biāo)層面作對比。再設(shè)計試驗方案，從試驗的角度論證MEMS在實際應(yīng)用中可以代替光纖陀螺，并且在性能、體積、價格上比光纖陀螺更有優(yōu)勢。

穩(wěn)像技術(shù)；電子穩(wěn)像；光纖陀螺；MEMS陀螺；卡爾曼濾波

0 引言

紅外成像導(dǎo)引頭是導(dǎo)彈的重要組成部分。導(dǎo)彈在快速飛行過程中受到的振動等外界因素會使視頻信號不穩(wěn)定，從而不能得到清晰的圖像，為了消除這種不穩(wěn)定，就要對視頻信號進行穩(wěn)像處理。因此，穩(wěn)像技術(shù)作為精確制導(dǎo)武器的主要的技術(shù)力量，成為未來精確制導(dǎo)一個重要的研究方向。穩(wěn)像技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從光學(xué)穩(wěn)像，機械穩(wěn)像到電子穩(wěn)像的發(fā)展。光學(xué)穩(wěn)像和機械穩(wěn)像由于設(shè)備昂貴及其體積較大，已逐漸被電子穩(wěn)像取代。

電子穩(wěn)像是通過獲取序列圖像的運動矢量對圖像進行運動估計，并通過數(shù)字圖像處理進行補償?shù)囊环N技術(shù)。目前獲取圖像運動矢量的方法有2種：一是輔助設(shè)備穩(wěn)像，二是基于圖像處理自動穩(wěn)像[1]。輔助設(shè)備穩(wěn)像，一般指利用角速度傳感器獲得運動載體的旋轉(zhuǎn)角速度，然后對這些角速度信號進行信息處理，達到對圖像的穩(wěn)定作用。輔助設(shè)備穩(wěn)像不受圖像質(zhì)量和信息的影響，不需要大量復(fù)雜的求取運算，具有檢測速度快，適用范圍寬的優(yōu)點?；趫D像處理自動穩(wěn)像則是采用純數(shù)字圖像處理的方法，利用當(dāng)前幀圖像與參考圖像之間的運動矢量估計進行圖像配準(zhǔn)。純數(shù)字圖像處理的方法容易實現(xiàn)，基本不增加硬件，是一種理想的電子穩(wěn)像系統(tǒng)。但是由于這種方法需要豐富的圖像信息，而實際中的成像環(huán)境復(fù)雜，圖像質(zhì)量和信息會受到影響，導(dǎo)致其運算速度和運算精度往往不高[2-3]。

目前國內(nèi)在彈載、輕載飛機等載體上主要應(yīng)用的是輔助設(shè)備穩(wěn)像[4]，因此，陀螺儀的選用直接影響了穩(wěn)像系統(tǒng)的質(zhì)量。國內(nèi)穩(wěn)像系統(tǒng)中選用的輔助設(shè)備多為光纖陀螺。相對于傳統(tǒng)的機械陀螺和激光陀螺，光纖陀螺無運動部件，儀器牢固穩(wěn)定，耐沖擊且對加速度不敏感，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，啟動時間短，壽命長，信號穩(wěn)定可靠。光纖陀螺的技術(shù)難題在于不易獲得干涉特性好的半導(dǎo)體光源和相應(yīng)的集成光學(xué)器件，而且抗核輻射性能較差[5]。隨著國內(nèi)外未來武器成本更低、體積更小、可靠性更高的發(fā)展趨勢，微機械（Micro Electron Mechanic Systems，MEMS）陀螺儀逐步開始受到人們的青睞。MEMS陀螺儀最大的優(yōu)勢就是體積小適合大批量生產(chǎn)（1mm2硅晶片上可制出上千個陀螺）、重量輕、成本低（$10～$50左右）。另外MEMS陀螺儀還具有壽命長、可靠性高、靈敏度高、易于集成、功耗可忽略不計以及耐惡劣工作環(huán)境等優(yōu)勢。

自20世紀(jì)90年代初以來，MEMS陀螺儀已經(jīng)在消費電子產(chǎn)品、汽車工業(yè)等領(lǐng)域嶄露頭角[6-8]。預(yù)計在未來，MEMS陀螺儀將取代光纖陀螺，在精確制導(dǎo)武器穩(wěn)像系統(tǒng)中擁有廣闊的前景。

1 陀螺儀原理及應(yīng)用

1.1 MEMS陀螺儀原理

MEMS陀螺是一個基于科里奧利力（Coriolis）原理的微機械單元，它以物體本身作為參照物，利用震動質(zhì)量塊被基座帶動旋轉(zhuǎn)時的哥氏效應(yīng)傳感角速度的原理，來檢測物體運動的角速度。MEMS陀螺的這種特性，使得它已經(jīng)在阿帕奇直升機，S-92直升機，Stryker裝甲車炮塔的穩(wěn)定平臺中得到了很好的應(yīng)用。

為了研究MEMS陀螺是否可以代替現(xiàn)有的光纖陀螺儀來獲取運動載體的運動矢量，本文選用AD公司ADXRS622型陀螺儀（如圖1）來做具體的研究。這款MEMS陀螺儀雖然為軸偏航響應(yīng)角速率陀螺儀，但是由于多軸的陀螺穩(wěn)像系統(tǒng)通常采用多個單軸陀螺，對載體沿3個方向轉(zhuǎn)動的角速率進行測量，經(jīng)過坐標(biāo)解算，對穩(wěn)定平臺進行實時補償，保持軸線的指向穩(wěn)定。因此，在本次設(shè)計中，選擇單軸陀螺進行設(shè)計研究，為后續(xù)多軸穩(wěn)定平臺的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

圖1 ADXRS622型陀螺儀

1.2 ADXRS622型陀螺儀簡介

ADXRS622是一款功能完備，成本低廉的軸偏航響應(yīng)角速率陀螺儀，用于測量旋轉(zhuǎn)軸與其軸平行的旋轉(zhuǎn)物體的角速度，可以安裝在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的任何平面位置上。該陀螺儀采用ADI公司的表面加工工藝制造，在7mm×7mm×3mm BGA芯片封裝上單片集成了全部必需的電子器件。

從圖2中可以看出，ADXRS622采用＋0.5V電源供電，角速率信號通過低通濾波器，輸出放大器，解調(diào)電路，最后輸出與軸方向產(chǎn)生的角速率成正比的電壓信號RATEOUT。當(dāng)25℃，0°/s時，RATEOUT零點電壓值為2.5V，其工作原理如圖3。ADXRS622同時提供溫度輸出TEMP，供補償技術(shù)使用。

圖2 ADXRS622功能模塊

圖3 ADXRS622工作原理

1.3 光纖陀螺儀選型

光纖陀螺采用的是Sagnac干涉原理，如圖4，利用光纖繞成環(huán)型光路，并檢測出反向傳播的2路光束之間的相位差，從而計算出旋轉(zhuǎn)的角速度。

1975年，美國率先在世界上提出了光纖陀螺的設(shè)想。至90年代中期，光纖陀螺開始走向使用，最初用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及飛機航姿系統(tǒng)中，是目前應(yīng)用最為成熟的陀螺儀。

俄羅斯FIZOPTIKA公司生產(chǎn)的VG091A光纖陀螺儀是目前世界上最新的，體積和重量最小的光纖陀螺儀，其體積為51.5mm×23.8mm，重量為30g，如圖5。該陀螺儀可以直接用來測量物體的轉(zhuǎn)動角速度，輸出一個和角速度成正比的模擬電壓信號，使用簡單方便。本設(shè)計就選用VG091A光纖陀螺，完成與ADXRS622的對比試驗。

圖4 Sagnac干涉原理

Fig.4 The principle of Sagnac interference

圖5 VG091A型光纖陀螺儀

1.4 MEMS陀螺與光纖陀螺技術(shù)指標(biāo)對比

在本文中選擇VG091A型光纖陀螺作為對比對象，其與ADXRS622型陀螺儀技術(shù)指標(biāo)對比如表1。

對比表1，這兩種陀螺從技術(shù)指標(biāo)上來說ADXRS622除了擁有MEMS器件體積小，重量輕等典型的特點以外，還比VG091A擁有更寬的溫度范圍和帶寬，耐沖擊力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過VG091A型光纖陀螺儀。但由于在實際工程中，有很多關(guān)于VG091A的應(yīng)用實例，類似ADXRS622的MEMS陀螺儀卻沒有得到應(yīng)用，因此在本文中以ADXRS622為代表，研究MEMS陀螺在視頻穩(wěn)像系統(tǒng)中的應(yīng)用。

表1 技術(shù)指標(biāo)對比

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計

本試驗針對ADXRS622型MEMS陀螺和VG091A型光纖陀螺儀的靜態(tài)性能和動態(tài)性能進行綜合研究。為了研究ADXRS622和VG091A的性能，本文設(shè)計了一個系統(tǒng)方案如圖6，在該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中主要包括電源電路，信號調(diào)理電路，AD轉(zhuǎn)換電路，溫度補償電路，隔離電路，DSP，串口以及PC機。其中，陀螺及其它外圍電路實時輸出旋轉(zhuǎn)載體的運動信息；信號調(diào)理電路對輸出信號進行差分放大，消除偏置和信號濾波；AD轉(zhuǎn)換電路把陀螺輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，提供給DSP開發(fā)板；DSP可以實現(xiàn)高精度的陀螺數(shù)據(jù)采集；為了節(jié)省時間，便于操作，選擇技術(shù)成熟的串口助手完成數(shù)據(jù)接收，數(shù)據(jù)保存；PC機用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理算法。

圖6 系統(tǒng)設(shè)計方案

Fig.6 System design scheme

2.2 硬件系統(tǒng)介紹

2.2.1 AC/DC穩(wěn)壓電源選型

AC/DC穩(wěn)壓電源用于給系統(tǒng)的硬件電路提供直流穩(wěn)壓電源，本文直接借用了試驗室配備精密直流穩(wěn)壓電源，具體型號為：Agilent E3631A。

該型設(shè)備用于提供1路±12V電源，作為電路系統(tǒng)的供電電源。

2.2.2 二次穩(wěn)壓電路設(shè)計

±12V供電電壓由AC/DC穩(wěn)壓電源經(jīng)過濾波后實現(xiàn)。

＋5V供電電壓，由＋12V電壓經(jīng)線性電源LT1963AEQ產(chǎn)生。

2.2.3 信號調(diào)理電路

信號調(diào)理電路主要完成陀螺輸出的模擬信號的放大、濾波、偏置等功能。信號調(diào)理電路的核心是低噪聲精密運算放大器。綜合考慮電壓噪聲、帶寬、增益等因素，本文選擇了美國AD公司的低噪聲放大器OP27G。該放大器采用±12V電源供電，電壓噪聲為3nV/Hz1/2，增益帶寬積為8MHz。

光纖速率陀螺的輸出信號為差分信號，因此采用差分放大形式，放大之后使用1階RC濾波電路進行濾波。其增益設(shè)計為2.0，帶寬設(shè)計為150Hz，如圖7。

MEMS速率陀螺的輸出信號為單端信號，并帶有＋2.5V的直流偏置，因此采用減法放大電路形式，在放大的同時消除其直流偏置。而放大之后也使用了1階RC濾波電路進行濾波。其增益設(shè)計為2.0，帶寬設(shè)計為150Hz，如圖8。

2.2.4 AD轉(zhuǎn)換電路

我們知道，世界是多元的、事物的面目也是多解的。認(rèn)識事物的方法有多種理念：有理性的科學(xué)的方法，也有感性的非科學(xué)的方法。就像我們解釋世界有科學(xué)的、美學(xué)的，還有神學(xué)的一樣。只要為人們所認(rèn)可，就有它存在的理由。

本設(shè)計中的輸出信號有速率信號、溫度信號，光纖陀螺速率信號這3路信號，因此選取16位六通道同步采樣芯片AD7656對MEMS陀螺進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，采樣頻率1kHz。AD7656共有兩種模擬信號輸入模式，一是模擬輸入信號為2倍的參考電壓（2.5V）即±5V之間，另一種是4倍的參考電壓即±10V之間。本設(shè)計采用輸入信號為±10V之間，以提高采樣精度，因此選＋5V為AVCC和DVCC供電，±12V為VDD/VSS供電。

2.2.5 溫度補償電路

在ADXRS622兩側(cè)各放置一個35W的功率電阻RMG10對陀螺進行加熱，模擬各種溫度條件，用標(biāo)定的方法，驗證陀螺數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。

2.2.6 電氣隔離電路

另選用的是NVE公司的IL717高速耦合芯片對信號進行光電隔離，數(shù)字信號，控制信號隔離，提高抗噪聲能力。這種高速耦合信號擁有4路隔離通道，3個正向通道，1個逆向通道，最高響應(yīng)速度可達110Mbps。

2.3 軟件程序設(shè)計

在本設(shè)計中采用卡爾曼濾波算法對陀螺儀靜態(tài)數(shù)據(jù)進行降噪處理[9-12]，首先用時間序列的方法建立陀螺儀的隨機誤差模型ARMA(2,1)，再利用卡爾曼濾波算法進行濾波處理[13]，并用Allan方差分析法對卡爾曼濾波算法評價[14-16]，其Matlab算法流程如圖9。

圖7 光纖陀螺信號調(diào)理電路及其仿真波形

Fig.7 FOG signal conditioning circuit and simulation waveforms

圖8 MEMS陀螺信號調(diào)理電路

Fig.8 MEMS gyroscope signal conditioning circuit

圖9 Matlab算法流程圖

Fig.9 The flowchart of Matlab algorithm

3 卡爾曼濾波試驗

3.1 試驗步驟

25℃室溫靜態(tài)條件下，利用DSP和上位機，以1kHz的采樣頻率采集一組數(shù)據(jù)，采樣時間1min。由于受上位機程序通訊協(xié)議的限制，其接收并保存的頻率為500Hz，因此實際的采樣頻率為500Hz，每2ms保存一個數(shù)據(jù)。在對采集數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后，方可進行經(jīng)典卡爾曼濾波試驗。

3.2 Allan方差分析結(jié)果

經(jīng)典卡爾曼濾波對ADXRS622型MEMS陀螺儀和VG091A型光纖陀螺儀輸出的隨機噪聲信號序列進行濾波，濾波前后對比以及濾除噪聲如圖10。

經(jīng)典卡爾曼濾波前后Allan方差對比如圖11所示。

經(jīng)典卡爾曼濾波前后Allan方差分析各噪聲分量的結(jié)果如表2。

經(jīng)典卡爾曼濾波前后陀螺隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差如表3所示。

3.3 試驗結(jié)論

從圖10、11及表2中可以看出，經(jīng)典卡爾曼濾波對ADXRS622型與VG091A型陀螺儀的隨機噪聲信號均有一定的濾波效果。對于ADXRS622型陀螺儀，在經(jīng)過經(jīng)典卡爾曼濾波處理后，量化噪聲約為濾波前的50%，角速度隨機游走、零偏不穩(wěn)定性、速率隨機游走、速率斜坡約為濾波前的60%。對于VG091A型陀螺儀在經(jīng)過經(jīng)典卡爾曼濾波處理后，量化噪聲約為濾波前的50%，角速度隨機游走、零偏不穩(wěn)定性、速率隨機游走、速率斜坡均約為濾波前的45%。

圖10 經(jīng)典卡爾曼濾波前后數(shù)據(jù)以及濾除噪聲

圖11 經(jīng)典卡爾曼濾波前后Allan方差對比圖

Fig.11The comparison chart of Allan variance before and after classic Kalman filter

表2 經(jīng)典卡爾曼濾波前后Allan方差結(jié)果

表3 經(jīng)典卡爾曼濾波前后陀螺隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差

在表3中可以看出，通過經(jīng)典卡爾曼濾波之后，ADXRS622型陀螺儀和VG091A型陀螺儀的隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差均降為濾波前的50%，降低一個數(shù)量級。說明經(jīng)典卡爾曼濾波對ADXRS622型陀螺儀和VG091A型陀螺儀均有明顯的濾波效果。

在經(jīng)過經(jīng)典應(yīng)卡爾曼濾波后，ADXRS622型陀螺儀的隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差比VG091A型陀螺儀的隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差小12.9%。

4 時間漂移特性

隨著時間的變化，陀螺儀的輸出也會產(chǎn)生漂移?？紤]到在制導(dǎo)應(yīng)用中，陀螺儀的工作時間并不長，因此需在短時間內(nèi)考察陀螺儀輸出隨時間變化的穩(wěn)定性。

4.1 試驗步驟

在25℃室溫條件下，采集10組數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)樣本，每次間隔10min，每次采樣1min。

4.2 數(shù)據(jù)分析

兩組陀螺儀的均值及隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差如圖12所示。

4.3 試驗結(jié)論

從圖12中可以看出，隨時間變化對Allan方差的影響不大。ADXRS622與VG091A的零點都不在零位上，說明需要設(shè)計調(diào)零電路對兩組陀螺進行零位調(diào)整。ADXRS622型陀螺儀的均值整體比VG091A型陀螺儀的均值大很多，這是因為在試驗時忽略了ADXRS622型陀螺儀本身的2.5V偏置電壓，沒有消除其偏置。但是從兩組陀螺均值及隨機誤差的標(biāo)準(zhǔn)差的整體趨勢可以看出，陀螺數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，基本不受到時間的影響。

5 溫度漂移特性

5.1 試驗步驟

在導(dǎo)彈飛行的過程中，溫度會有很大的變化，陀螺儀輸出隨溫度的變化也會產(chǎn)生漂移。溫度漂移會影響視頻穩(wěn)像系統(tǒng)的精度，因此，研究陀螺儀的溫度漂移是十分重要的。

由于ADXRS622型MEMS陀螺儀的溫度范圍為?40～＋105℃，VG091A型光纖陀螺儀的溫度范圍為－30～＋70℃，本試驗中選擇－30～70℃作為試驗溫度范圍。將安裝有MEMS陀螺與光纖陀螺的數(shù)據(jù)采集電路板放入溫箱，在溫箱中模擬－30～70℃的溫度條件，每間隔10℃并達到穩(wěn)定溫度時，開啟電源，采集一組數(shù)據(jù)來研究兩種陀螺儀的輸出變化，共采集11組數(shù)據(jù)，并在Matlab中根據(jù)試驗結(jié)果畫出對比圖。

5.2 數(shù)據(jù)分析

－30～＋70℃的溫度條件，陀螺儀的均值及隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差如圖13。

5.3 試驗結(jié)論

從圖13中可以看出，兩種型號陀螺輸出的標(biāo)準(zhǔn)差隨溫度變化均呈非線性變化，ADXRS622型MEMS陀螺儀的均值隨溫度變化較大，說明其隨溫度變化的零點漂移比較大。

又因為在數(shù)據(jù)采集模塊的中為了消除ADXRS 622型MEMS陀螺儀的2.5V偏置電壓，采用2個電位計設(shè)計減法電路。電位計本身的零漂比較大，因此，ADXRS622隨溫度變化的零點漂移有可能是由電位計引起的。

圖12 不同時間下的均值與隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差

圖13 不同溫度下的均值與隨機誤差標(biāo)準(zhǔn)差

考慮ADXRS622型MEMS陀螺儀隨溫度變化的零點漂移問題比較嚴(yán)重，在以后的應(yīng)用中應(yīng)該重點考慮解決其隨溫度漂移的問題。

6 動態(tài)達位試驗

6.1 試驗步驟

為了測試系統(tǒng)的角速度測量范圍和一定量程內(nèi)的測量精度，需要在轉(zhuǎn)臺上對陀螺儀進行動態(tài)試驗。又由于試驗部件連接PC機，受連接導(dǎo)線長度限制，不能360°旋轉(zhuǎn)測試，僅在＋40°～－40°的角度范圍在內(nèi)對陀螺儀進行動態(tài)達位試驗。

將安裝有MEMS陀螺與光纖陀螺的數(shù)據(jù)采集電路板與穩(wěn)壓電源等各試驗部件固定在轉(zhuǎn)臺上，在＋40°～－40°的角度范圍內(nèi)分別以10°/s、20°/s、30°/s、40°/s做達位試驗，利用DSP開發(fā)板和上位機程序采集并記錄10組數(shù)據(jù)。

6.2 數(shù)據(jù)分析

將陀螺放上轉(zhuǎn)臺，在＋40°～－40°的角度范圍內(nèi)做達位試驗，結(jié)果如圖14。

根據(jù)表4，做出ADXRS622、VG091A與理論均值對比圖如圖15。

6.3 試驗結(jié)論

在圖14、圖15與表4中可以看出，隨著轉(zhuǎn)臺角速度的提升，陀螺儀達到穩(wěn)定時的角速度均值會逐漸偏離理論均值。VG091A型光纖陀螺的偏離幅度比ADXRS622型MEMS陀螺儀更大。說明在測量角速度較大時，ADXRS622型MEMS陀螺儀輸出的角速度更貼近真實值，使視頻穩(wěn)像技術(shù)的精度更高。

7 正弦掃頻試驗

7.1 試驗步驟

為了研究陀螺儀的頻率特性，設(shè)計正弦掃頻運動試驗。由于數(shù)據(jù)樣本較短，僅考慮對研究陀螺儀輸出的幅頻特性，不再對其相頻特性做研究。

表4 各角速度下平穩(wěn)時的均值

由于受到轉(zhuǎn)臺特性的影響，不能任意設(shè)置頻率與轉(zhuǎn)臺角度，僅選擇轉(zhuǎn)臺能夠承受的幾組條件進行試驗。并用Matlab對采樣數(shù)據(jù)做快速傅里葉變換（FFT），畫出其相應(yīng)的幅頻特性曲線，橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示速度變化率的幅度。

7.2 數(shù)據(jù)分析

正弦掃頻試驗結(jié)果如圖16。

7.3 試驗結(jié)論

在圖16中可以看出，ADXRS622型MEMS陀螺儀與VG091A型光纖陀螺儀的幅頻特性曲線基本一致。圖中FFT離散頻率與實際信號頻率基本重合，說明陀螺儀擁有良好的頻率特性。MEMS陀螺儀落在最大頻率處的點數(shù)比光纖陀螺儀更多，說明MEMS陀螺儀的精度更高。

8 結(jié)論

受元器件和技術(shù)封鎖，高精度MEMS陀螺難以采購，本設(shè)驗證試驗中選擇的ADXRE622型MEMS陀螺是一款商業(yè)級的陀螺儀，其本身性能并不如技術(shù)成熟的光纖陀螺儀。通過本文試驗證明，ADXRS622型MEMS陀螺儀的靜態(tài)和動態(tài)性能與VG091A型光纖陀螺儀基本一致。用現(xiàn)有的MEMS陀螺儀替代光纖陀螺儀作為一級穩(wěn)像系統(tǒng)對載體的運動矢量進行采集，再配合卡爾曼濾波對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，這種穩(wěn)像方式的基本上能夠滿足應(yīng)用在視頻穩(wěn)像系統(tǒng)中的要求，且使用MEMS陀螺儀替代光纖陀螺儀可以使視頻穩(wěn)像系統(tǒng)體積減小、成本降低，更符合未來精致制導(dǎo)武器發(fā)展的需求。

圖14 ＋40°～－40°各角速度達位試驗對比

圖15 ADXRS622、VG091A與理論均值對比圖

圖16 兩組陀螺正弦掃頻運動試驗結(jié)果

Fig.16 The test results of sine sweep exercise

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Applications of MEMS Gyroscope in Infrared Imaging Systems

HAN Ying，HUANG Jian-xia，GAO Yuan

（，471000，）

This paper describes the principles of the image stabilization technology in the infrared imaging guidance system and points out the important position of gyroscope in the auxiliary equipment electronic image stabilization system. Currently, the domestic auxiliary equipments often use fiber optic gyroscope (FOG) system. This paper analyzes the pros and cons of FOG, and compares with the emerging MEMS gyroscope . Then an experimental program is designed to prove that MEMS can replace FOG in practical applications, and has more advantages than FOG in performance, size and price.

image stabilization technology，electronic image stabilization，fiber optic gyroscope，MEMS gyroscope，Kalman filtering

TN409

A

1001-8891(2015)03-0248-10

2014-03-10；

2014-06-12.

韓穎（1988-），女，浙江溫州，漢族，碩士研究生，主要從事紅外導(dǎo)引信息處理技術(shù)。E-mail：hyloveconan@163.com。