[发明专利]一种面向无人机电力巡检用的光纤IMU数据采集系统

权利要求书

1.一种面向无人机电力巡检用的光纤IMU数据采集系统，其特征在于：包括信号输入模块（1）、信号采集与预处理模块（2）、数据通信模块（3）；信号输入模块包括由石英挠性加速度计输出的X、Y、Z轴向的3路加速度计脉冲信号（4）和由高精度光纤陀螺仪输出的X、Y、Z轴向的3路陀螺脉冲信号（5）以及由数字温度传感器（17）分别采集输出的陀螺仪温度信号、加速度计温度信号和数据采集板温度信号共3路数字温度信号（6），其中3路加速度计脉冲信号（4）和3路陀螺脉冲信号（5）通过光耦隔离电路（7）隔离发送给数据采集与预处理模块（2），3路数字温度信号（6）则利用三条单线分别串联多个数字温度传感器形成分布式网络点测试，直接读取每一条单线上的环境温度信息，并通过3路并行温度采集通道发送给数据采集与预处理模块（2），数据采集与预处理模块（2）对这些信息进行平滑与预处理之后，将其发送给数据通信模块（3），数据通信模块（3）则利用串口将IMU通过惯性器件采集到的角速度和加速度原始脉冲数据和数字温度数据打包输出给上位机（16），同时接收GPS（18）发出的PPS秒脉冲并输出时间同步IPS脉冲给上位机（16），保证数据采集系统与上位机（16）时间上的同步。

2.根据权利要求1所述的一种面向无人机电力巡检用的光纤IMU数据采集系统，其特征在于：所述的信号采集与预处理模块（2）包括FPGA芯片（8）、配置芯片（9）、电源转换模块（11）、电源模块（12）、时钟电路（10）；其中FPGA芯片（8）完成3路陀螺脉冲信号（5）、3路加速度计脉冲信号（4）和3路数字温度信号（6）的采集与预处理并将数据发送给上位机（16），配置芯片（9）为FPGA芯片（8）存储软件程序，电源模块（12）提供模拟5V和数字5V电源，电源转换模块（11）实现5V到1.2V、2.5V和3.3V的电压转换，分别为FPGA（8）、配置芯片（9）、时间同步模块（13）、数据输出模块（15）供电；时钟电路（10）提供独立的频率为25MHz的时钟信号。

3.根据权利要求1所述的一种面向无人机电力巡检用的光纤IMU数据采集系统，其特征在于：所述的数据通信模块（3）包括数据输出模块（15）、时间同步模块（13）和串口扩展模块（14）；数据输出模块（15）、时间同步模块（13）和串口扩展模块（14）均采用串口进行通信；数据输出模块（15）将FPGA芯片（8）采集到的陀螺和加速度计原始数据和温度数据，按照时间进行打包，通过串口输出至上位机（16），同时FPGA芯片（8）通过时间同步模块（13）接收GPS（18）输出的PPS秒脉冲，在陀螺、加速度计和温度数据输出的时候输出一路同步信息IPS脉冲给上位机，实现IMU与GPS（18）的时间同步；串口扩展模块（4）引入3个串口芯片，扩展出12路输入输出，用于与上位机（16）的通信。