[实用新型]一种用于惯性测量单元的数据采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于惯性测量单元的数据采集系统，主要用于惯性导航系统。

背景技术

目前，国内大多数惯性测量单元的内部电路板，包括温度控制板、V/F转换板、陀螺伺服板等，主要采用分立元件构成模拟电路，这种类型的模拟电路一般体积都比较大、精度比较低、动态范围窄，已经不能满足惯性测量单元小型化、高精度、动态范围大的要求。通过检索发现，关于惯性测量单元中信号处理相关专利中目前广泛使用的都是V/F变换电路。以目前广泛使用的V/F变换电路为例，在一个全姿态(3个角速度敏感轴)惯性测量单元内，需要6块V/F变换器电路，主控计算机为了得到姿态阵在一个数据输出周期内的增量，必须为这6块V/F变换器电路设置12路计数器，由于印制板较多，所以通常这6块V/F变换器电路及其辅助电路被单独装在一个箱体内，构成电子箱，常常仅此一项所占用的体积和重量就超过了惯性测量单元的设计要求。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于惯性测量单元的数据采集系统，本实用新型体积小、精度高、动态范围宽。

本实用新型的技术解决方案是：一种用于惯性测量单元的数据采集系统，包括RC低通滤波器、A/D采集板、FPGA芯片、DSP处理器和GPS接收机，RC低通滤波器接陀螺、加速度计和温度传感器用于对由角速度、加速度和温度组成的多路模拟信号进行低通滤波，A/D采集板接RC低通滤波器用于将经过低通滤波后的多路模拟信号转换成多路数字信号，FPGA芯片连接A/D采集板用于对多路数字信号进行同步处理和时序控制，DSP处理器连接FPGA芯片用于将FPGA芯片处理后的多路数字信号解算成最终的测量数据，DSP处理器连接A/D采集板用于对A/D采集板进行初始化和采集控制，DSP处理器连接GPS接收机，通过利用GPS接收机接收的GPS时钟脉冲信息对DSP处理器进行授时处理和FPGA芯片的同步处理。

A/D采集卡为24位A/D转换芯片，其采样频率设置大于等于600Hz。DSP处理器采用TMS320C6713B型处理器。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：本实用新型采用高精度A/D采集卡为数据采集核心器件，借助FPGA芯片完成信号采集的同步、缓存等处理及相关时序控制，同时还以串行通讯的方式与DSP处理器进行通讯，DSP处理器完成对A/D采集板的初始化和控制，同时还对输入的各类数字信号进行相关解算和处理，并根据实际需要完成对相关外设的控制功能，本实用新型与现有的模拟电路相比减小了惯性测量单元的体积，具有较高的测试精度和较宽的动态范围。

附图说明

图1为本实用新型采集系统构成框图；

图2为利用本实用新型A/D采集板与V/F变换电路对X轴光纤陀螺信号采集结果比较图，；

图3为利用本实用新型A/D采集板与V/F变换电路对Y轴光纤陀螺信号采集结果比较图；

图4为利用本实用新型A/D采集板与V/F变换电路对Z轴光纤陀螺信号采集结果比较图；

图5为利用本实用新型A/D采集板与V/F变换电路对X轴加速度计信号采集结果比较图；

图6为利用本实用新型A/D采集板与V/F变换电路对Y轴加速度计信号采集结果比较图；

图7为利用本实用新型A/D采集板与V/F变换电路对Z轴加速度计信号采集结果比较图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述：

如图1所示，本实用新型主要包括一块多通道的24位高精度A/D采集板、一块FPGA芯片、一块高性能DSP处理器和GPS接收机，均由二次电源供电，其中以DSP处理器为中央处理器，DSP处理器为美国德州仪器的TMS320C6713B处理器。三路陀螺、三路加速度计和一路温度模拟信号分别经简单的RC低通滤波后，进入A/D采集卡内进行输入缓冲、增益放大、A/D转换及数字滤波处理，A/D采集卡中的可编程增益放大器、可编程数字滤波器等均可通过DSP处理器对其编程控制，设置相关的参数；A/D采集板输出数字信号进入FPGA芯片，FPGA芯片对输入的多路高精度数字信号进行处理、同步、时序控制及临时性存储，并与中央处理器(DSP处理器)完成串行通信；DSP处理器完成对A/D采集板的初始化和控制，同时还对输入的各类数字信号进行相关解算和处理，并根据实际需要完成对相关外设的控制功能。GPS接收机接收包括时间、位置、速度等信息在内的卫星信号，利用GPS的时间信息完成对本数据采集系统的授时，实现本测量系统的时间系统与GPS卫星导航系统的高度时间同步。