[實用新型]一種用于慣性測量單元的數據采集系統

有效

• 申請號: 200920109573.2
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN201488737U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 吳萬清;羅源源;牟俊生
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司燎原無線電廠
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本實用新型涉及一種用于慣性測量單元的數據采集系統，主要用于慣性導航系統。

背景技術

目前，國內大多數慣性測量單元的內部電路板，包括溫度控制板、V/F轉換板、陀螺伺服板等，主要采用分立元件構成模擬電路，這種類型的模擬電路一般體積都比較大、精度比較低、動態范圍窄，已經不能滿足慣性測量單元小型化、高精度、動態范圍大的要求。通過檢索發現，關于慣性測量單元中信號處理相關專利中目前廣泛使用的都是V/F變換電路。以目前廣泛使用的V/F變換電路為例，在一個全姿態(3個角速度敏感軸)慣性測量單元內，需要6塊V/F變換器電路，主控計算機為了得到姿態陣在一個數據輸出周期內的增量，必須為這6塊V/F變換器電路設置12路計數器，由于印制板較多，所以通常這6塊V/F變換器電路及其輔助電路被單獨裝在一個箱體內，構成電子箱，常常僅此一項所占用的體積和重量就超過了慣性測量單元的設計要求。

實用新型內容

本實用新型的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種用于慣性測量單元的數據采集系統，本實用新型體積小、精度高、動態范圍寬。

本實用新型的技術解決方案是：一種用于慣性測量單元的數據采集系統，包括RC低通濾波器、A/D采集板、FPGA芯片、DSP處理器和GPS接收機，RC低通濾波器接陀螺、加速度計和溫度傳感器用于對由角速度、加速度和溫度組成的多路模擬信號進行低通濾波，A/D采集板接RC低通濾波器用于將經過低通濾波后的多路模擬信號轉換成多路數字信號，FPGA芯片連接A/D采集板用于對多路數字信號進行同步處理和時序控制，DSP處理器連接FPGA芯片用于將FPGA芯片處理后的多路數字信號解算成最終的測量數據，DSP處理器連接A/D采集板用于對A/D采集板進行初始化和采集控制，DSP處理器連接GPS接收機，通過利用GPS接收機接收的GPS時鐘脈沖信息對DSP處理器進行授時處理和FPGA芯片的同步處理。

A/D采集卡為24位A/D轉換芯片，其采樣頻率設置大于等于600Hz。DSP處理器采用TMS320C6713B型處理器。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：本實用新型采用高精度A/D采集卡為數據采集核心器件，借助FPGA芯片完成信號采集的同步、緩存等處理及相關時序控制，同時還以串行通訊的方式與DSP處理器進行通訊，DSP處理器完成對A/D采集板的初始化和控制，同時還對輸入的各類數字信號進行相關解算和處理，并根據實際需要完成對相關外設的控制功能，本實用新型與現有的模擬電路相比減小了慣性測量單元的體積，具有較高的測試精度和較寬的動態范圍。

附圖說明

圖1為本實用新型采集系統構成框圖；

圖2為利用本實用新型A/D采集板與V/F變換電路對X軸光纖陀螺信號采集結果比較圖，；

圖3為利用本實用新型A/D采集板與V/F變換電路對Y軸光纖陀螺信號采集結果比較圖；

圖4為利用本實用新型A/D采集板與V/F變換電路對Z軸光纖陀螺信號采集結果比較圖；

圖5為利用本實用新型A/D采集板與V/F變換電路對X軸加速度計信號采集結果比較圖；

圖6為利用本實用新型A/D采集板與V/F變換電路對Y軸加速度計信號采集結果比較圖；

圖7為利用本實用新型A/D采集板與V/F變換電路對Z軸加速度計信號采集結果比較圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述：

如圖1所示，本實用新型主要包括一塊多通道的24位高精度A/D采集板、一塊FPGA芯片、一塊高性能DSP處理器和GPS接收機，均由二次電源供電，其中以DSP處理器為中央處理器，DSP處理器為美國德州儀器的TMS320C6713B處理器。三路陀螺、三路加速度計和一路溫度模擬信號分別經簡單的RC低通濾波后，進入A/D采集卡內進行輸入緩沖、增益放大、A/D轉換及數字濾波處理，A/D采集卡中的可編程增益放大器、可編程數字濾波器等均可通過DSP處理器對其編程控制，設置相關的參數；A/D采集板輸出數字信號進入FPGA芯片，FPGA芯片對輸入的多路高精度數字信號進行處理、同步、時序控制及臨時性存儲，并與中央處理器(DSP處理器)完成串行通信；DSP處理器完成對A/D采集板的初始化和控制，同時還對輸入的各類數字信號進行相關解算和處理，并根據實際需要完成對相關外設的控制功能。GPS接收機接收包括時間、位置、速度等信息在內的衛星信號，利用GPS的時間信息完成對本數據采集系統的授時，實現本測量系統的時間系統與GPS衛星導航系統的高度時間同步。