[發(fā)明專利]一種微慣性測量單元的信號處理裝置及方法

在審

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• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN104713553A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 潘輝;郭云芝;高挺挺;周樹平;段磊;安寧;趙方園;張燦斌
• 申請（專利權）人: 中國空空導彈研究院
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發(fā)明涉及一種微慣性測量單元的信號處理裝置及方法，屬于慣性測量器件信號技術領域。

背景技術

目前需要使用慣性測量單元的設備中一般使用激光IMU，存在成本高、體積大、質量重等問題。MEMS慣性測量單元較傳統(tǒng)IMU具備多種優(yōu)點，將MEMS慣性測量單元應用于精確制導武器具有良好的應用前景，便于安裝、維修和更換，同時可有效減小導彈尺寸、重量、價格和功耗。但由于數(shù)據(jù)協(xié)議與電氣接口等問題不一致，無法直接應用，無法驗證MEMS慣性測量單元在設備中的可用性。

目前普遍采用的方法有兩種：一是直接更改設備內部計算機，處理MEMS慣性測量單元輸出信號，但此種方法可能引起其他功能模塊受到影響，從而存在導致設備故障的風險；二是根據(jù)設備處理的激光陀螺儀信號格式定制MEMS慣性測量單元，但此種方法成本較高，一旦定制MEMS慣性測量單元性能指標不能滿足設備的指標體系，定制MEMS慣性測量單元將無法應用，造成巨大浪費。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種微慣性測量單元的信號處理裝置及方法，以解決現(xiàn)有MEMS慣性測量單元的接口形式與數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與現(xiàn)有模擬設備不一致，導致無法直接應用的問題。

本發(fā)明的技術方案是：

一種微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，該信號處理裝置包括標準信號接收單元、信號處理與轉換單元和數(shù)據(jù)發(fā)送單元，所述標準信號接收單元的輸入端用于連接微慣性測量單元的輸出端，用于接收微慣性測量單元的輸出信號，并根據(jù)MIMU通信協(xié)議對其進行解析以得到加速度和角速度值，所述信號處理與轉換單元的輸入端與標準信號接收單元的輸出端連接，用于將解析出的加速度和角速度值按照增量當量和刷新時間轉換成各個通道的脈沖數(shù)，所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元用于同步信號的周期中根據(jù)各個通道的脈沖計數(shù)輸出相應的脈沖，使微慣性測量單元的信號輸出格式與模擬設備兼容。

2.根據(jù)權利要求1所述的微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，所述標準信號接收單元進行信號接收的過程如下：

a.根據(jù)MIMU通信協(xié)議對數(shù)據(jù)幀頭進行檢測，判斷是否為EB90，若不是則直接丟棄；

b.若檢測到的數(shù)據(jù)幀頭是EB90，對接收下來的28個字節(jié)數(shù)據(jù)進行接收、存儲以及計算它們的累加和；

c.接收最后一個字節(jié)數(shù)據(jù)，并將其與步驟b中計算的累加和進行比較，若相等，則說明該幀數(shù)據(jù)接收完畢，若不等，則說明該幀數(shù)據(jù)出現(xiàn)有誤碼，并丟棄該幀數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權利要求2所述的微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，所述標準信號接收單元在接收完一幀數(shù)據(jù)后，還需對完整的幀數(shù)據(jù)進行校驗，包括頭文件的校驗、數(shù)據(jù)量的校驗、數(shù)據(jù)ID的校驗、幀循環(huán)計數(shù)的校驗和校驗位的校驗，只有通過上述校驗后，數(shù)據(jù)才被認為是正確接收。

4.根據(jù)權利要求1所述的微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，所述信號處理與轉換單元在脈沖轉換過程中將MIMU輸出的每個通道數(shù)據(jù)的高八位和低十二位舍去，取中間的十二位作為有效數(shù)據(jù)計算。

5.根據(jù)權利要求1所述的微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，所述信號處理裝置還包括系統(tǒng)自檢單元，該系統(tǒng)自檢單元用于在標準信號接收單元接收數(shù)據(jù)之前對微慣性測量單元進行自檢。

本發(fā)明還提供了一種微慣性測量單元的信號處理方法，該信號處理方法包括以下步驟：

1)接收微慣性測量單元的輸出信號，根據(jù)MIMU通信協(xié)議對其進行解析，得到加速度和角速度值；

2)將解析出的加速度和角速度值按照增量當量和刷新時間轉換成各個通道的脈沖數(shù)；

3)在同步信號的周期中根據(jù)各個通道的脈沖計數(shù)輸出相應的脈沖，使微慣性測量單元的信號輸出格式與模擬設備兼容。

所述步驟1)中數(shù)據(jù)接收解析過程如下：

a.根據(jù)MIMU通信協(xié)議對數(shù)據(jù)幀頭進行檢測，判斷是否為EB90，若不是則直接丟棄；

b.若檢測到的數(shù)據(jù)幀頭是EB90，對接收下來的28個字節(jié)數(shù)據(jù)進行接收、存儲以及計算它們的累加和；

c.接收最后一個字節(jié)數(shù)據(jù)，并將其與步驟b中計算的累加和進行比較，若相等，則說明該幀數(shù)據(jù)接收完畢，若不等，則說明該幀數(shù)據(jù)出現(xiàn)有誤碼，并丟棄該幀數(shù)據(jù)。

所述步驟2)在脈沖轉換過程中將MIMU輸出的每個通道數(shù)據(jù)的高八位和低十二位舍去，取中間的十二位作為有效數(shù)據(jù)計算。