[發明專利]一種激光陀螺POS數據采集及預處理系統

有效

• 申請號: 201010623908.X
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102109351A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 鐘麥英;閆東坤;李建利;劉百奇;康泰鐘
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;李新華

1.一種激光陀螺POS數據采集及預處理系統，其特征在于：包括FPGA數據采集模塊(1)和DSP數據預處理模塊(2)；FPGA數據采集模塊(1)包括I/F轉換電路(3)、光耦隔離電路(4)、正交解碼電路(5)、FPGA最小子系統(6)和溫度信號調理電路(7)；DSP數據預處理模塊(2)包括DSP最小子系統(8)和RS-422串口發送電路(9)；三路激光陀螺正交編碼信號經過光耦隔離電路(4)發送給正交解碼電路(5)，正交解碼電路(5)解碼完成后得到激光陀螺解碼信號，發送給FPGA最小子系統(6)；三路加速度計電流信號經過I/F轉換電路(3)轉換為加速度計脈沖，然后經過光耦隔離電路(4)發送給FPGA最小子系統(6)；GPS秒脈沖信號經過光耦隔離電路(4)發送給FPGA最小子系統(6)；激光陀螺溫度信號和加速度計溫度信號經過溫度信號處理電路(7)進行信號放大和A/D轉換后，經過光耦隔離電路(4)通過SPI通信方式發送給FPGA最小子系統(6)；FPGA最小子系統(6)通過硬件描述語言在FPGA中搭建硬件電路系統，實現激光陀螺數據和加速度計數據2KHz-20KHz的高頻采樣，具體實現為通過采集脈沖方式采集GPS秒脈沖同步FPGA數據采集時鐘，通過采集脈沖和電平的方式采集激光陀螺信號，通過采集脈沖的方式采集加速度計信號，通過SPI通信方式采集激光陀螺溫度信號和加速度計溫度信號；DSP最小子系統(8)讀取FPGA最小子系統(6)采集的三路激光陀螺信號、三路加速度計信號、激光陀螺溫度信號和加速度計溫度信號，并進行預處理，預處理包括對三路激光陀螺數據及三路加速度計數據進行低通數字濾波；利用激光陀螺溫度數據和加速度計溫度數據分別對激光陀螺數據和加速度計數據進行查找表式溫度補償；利用激光陀螺數據對加速度計數據進行振動誤差補償；將經過低通濾波、溫度誤差補償和振動誤差補償的激光陀螺數據和加速度計數據進行加和平滑，最后通過RS-422串口通信電路(9)將預處理結果發送給導航計算機；DSP最小子系統(8)通過提高DSP硬件利用率和軟件算法執行效率，實現系統小體積、低功耗和高運算性能。

2.根據權利要求1所述的一種激光陀螺POS數據采集及預處理系統，其特征在于：所述的正交解碼電路(5)采用HCTL-2020實現對激光陀螺正交編碼信號的硬件解碼，每路激光陀螺信號解碼輸出為一路脈沖和一路電平信號。

3.根據權利要求1所述的一種激光陀螺POS數據采集及預處理系統，其特征在于：所述的FPGA數據采集模塊(1)采用一片XC3S1500作為處理器。

4.根據權利要求1所述的一種激光陀螺POS數據采集及預處理系統，其特征在于：所述的FPGA數據采集模塊(1)采集GPS秒脈沖，通過GPS秒脈沖脈沖沿重置數據采集時鐘計數器的硬件實現方法，實現FPGA數據采集模塊的采集時鐘與GPS秒脈沖的時鐘同步。

5.根據權利要求1所述的一種激光陀螺POS數據采集及預處理系統，其特征在于：所述的FPGA數據采集模塊(1)對激光陀螺和加速度計信號進行2KHz-20KHz高頻信號采樣。

6.根據權利要求1所述的一種激光陀螺POS數據采集及預處理系統，其特征在于：所述的DSP數據預處理模塊(2)采用一片帶有EMIF的TMS320C6713B浮點DSP芯片作為處理器。

7.根據權利要求1所述的一種激光陀螺POS數據采集及預處理系統，其特征在于：所述溫度信號調理電路(7)包括九路激光陀螺溫度信號處理電路和三路加速度計溫度信號處理電路；激光陀螺內部溫度傳感器為鉑電阻，利用鉑電阻的電阻值大小隨溫度變化的原理，將其與精密電阻串聯分壓，然后將分壓信號輸送給運算放大器進行放大，放大后經過一級電壓跟隨器，輸送給A/D轉換芯片進行模數轉換，然后經過光耦隔離電路(4)，通過SPI通信方式發送給FPGA最小子系統(6)；利用加速度計內部溫度傳感器輸出電流大小隨溫度變化的原理，將輸出電流用一個精密電阻進行電流變電壓，然后將電壓信號輸送給運算放大器進行放大，放大后經過一級電壓跟隨器，輸送給A/D轉換芯片進行模數轉換，然后經過光耦隔離電路(4)，通過SPI通信方式發送給FPGA最小子系統(6)。