摘   要
捷联惯导系统是惯性导航中的重点研究方向，它将加速度计和陀螺直接安装在载体上，比平台式惯性系统具有轻小、廉价、可*、使用方便等特点，是惯性技术的发展方向。本课题所研究的捷联系统惯导测量器件（IMU）信号采集A/D转换电路是很有意义的 。
 捷联惯导是将加速度计和陀螺直接安装在载体上，IMU信号输入范围大，这使得输入信号中的噪声信号也相应的增加。而当前16位的A/D转换器不能满足测量陀螺仪动态范围的要求。如何采集捷联IMU中的陀螺、加速度信号，提供给计算机进行捷联解算，这一直是个难点问题。本文就其中的部分问题，进行了研究，主要包括以下几个方面：
1. 对模拟再平衡回路,选用16位并行A/D的采样方法，采用了自动程控分档的方法来扩展动态范围，使得动态范围能满足其测量要求。
2.对程控A/D电路板的软、硬件进行了设计。
3.对A/D板进行调试并不断优化其参数。
A/D转换电路主要由AD976及单片机组成。其中单片机实现对采样频率和采样数量的控制，AD976则完成信号的A/D转换。
本设计中的信号采集系统，是一个结构简单的，所组成元件较普遍、廉价的A/D转换系统，有较好的实用功能。      

关键词：捷联系统；数据采集；A/D转换法；

Abstract
The Strapdown Inertial System works by fixing the gyroscope and accelerometer directly on the carrier. It is smaller, lighter and cheaper than the Inertial System with platform, and it is more reliable and convenient for uses. It has become one of the most important research directions of inertial technology. Therefore, the research of the circuit of collecting Strapdown System Inertial Measure Units(IMU)’s signal and A/D changing it is very significant.
The gyroscope and accelerometer are fixed on the carrier directly, what makes IMU’s input signal scale wide and output noise signal raised relevantly. However, the 16-bits ADC cannot satisfy the request of the scale. How to collect the gyroscope and accelerometer signal of the Strapdown IMU, then provide it to the computer to caculate is a difficult problem all along.
1.For the analog-rebalance circuit, 16-bits parallel A/D sampling using automatic programming controlled dividing methods for the dynamic range is expanded.
2.We mainly designed the hardware and software of the programming controlled A/D board.
3.We tested the A/D board and optimized the parameters repeatedly.
This signal-collected system’s construction is very simple. What’s more, the units constituting it is common and cheap. As a result, the A/D changing system can be used wildly.

Key words：Strapdown navigation system； data acquisition；A/D conversion method；
 
目  录
第1章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2本课题的发展状况与展望 2
1.3本论文的主要研究内容 4
第2章 捷联系统中的数据采集方法 5
2.1数据采集方法 5
2.2.1 概述 5
2.2.2 V/F转换 6
2.2.3 A/D采样 7
2.2.4 I/F转换 9
2.2 A/D转换 11
2.2.1 概述 11
2.2.2 A/D转换器参数 12
2.2.3 A/D转换电路设计技巧 13
2.3 本章小结 14
第3章 捷联数据采集系统的硬件部分设计 15
3.1系统电路的整体设计 15
3.2 前级处理 16
3.2.1 信号变换 17
3.2.2滤波电路的设计 17
3.2.3采样保持 22
3.3 多路模拟开关 23
3.4 动态范围扩展 26
3.5高速采样电路 27
3.5.1 AD976A工作原理 27
3.5.2 CPLD逻辑控制 29
3.6 系统的可*性设计 30
3.7 本章小结 31
第4章 程控A/D板软件设计与电路板调试 32
4.1 A/D转换程序 32
4.1.1 C语言的特点 32
4.1.2 程序介绍 33
4.2 A/D板调试 35
4.3 测试结果与分析 36
4.4 本章小结 39
结论 40
参考文献 41
致谢 42

第1章  绪论
1.1课题背景及意义
在许多大中型舰艇上，装备多种导航设备。它们的基本作用可概括为：保证舰艇的航行安全和有效而准确的战斗机动；向观通和武器等系统提供导航信息和控制信息。捷联式惯性导航系统是把惯性敏感器（陀螺仪和加速度计）直接安装在运载体上（不再需要带有长平架的稳定平台），利用惯性敏感器、基准方向及最初的位置信息来确定运载体的方向、位置和速度的自主式船位推算导航系统。
我国已开始把计算机技术用于先进的导航设备。数字式的导航信息在提高导航性能，实现快速反应和现代控制等方面发挥了巨大作用。随着微型机算计技术飞速发展，它们成本低、功耗小、功能强、体积小、可*性高、应用方便。这些特点使它们在导航设备中的应用中越来越广泛，导航信息以数字形式传输和交换也会越来越多。不但在一些大型、精密的导航设备，如惯性导航系统，平台罗经上无例外的采用微型机算计控制，就是在一些普航设备的更新换代中也在逐步采用微型机算计以实现智能化。此外，在雷达、卫星导航、天文导航等设备上对航向、航速和纵横摇角等导航信息也提出了数字化要求。由于微型机算计在导航系统中的应用日益广泛，导航信息以数字形式的传输和交换也会越来越多。