[发明专利]一种单圈绝对编码式电子经纬仪的测角信号处理方法

说明书

本发明公开了一种单圈绝对编码式电子经纬仪的测角信号处理方法。该方法采用脉冲交点法，只需刻划脉冲左右边沿各2个采样点就可以快速估计出脉冲的宽度和脉冲中心坐标位置，对脉冲中心再采用最小二乘直线拟合的方法可快速准确地估计出细分值；采用二值化的办法可以快速定位粗码位置；采用对2个读数头处理结果加权平均进行融合的方法可以有效消除系统偏心误差。本发明能够在一种信号处理算法里实现粗码定位和细分估计，且运算量小，有利于降低成本。

技术领域

本发明涉及一种电子经纬仪精确测角信号处理方法，也涉及一种单圈绝对编码器测角信号处理方法。

背景技术

目前电子经纬仪(单圈绝对编码)的测角主要部件由转动轴系、光源、单圈绝对编码度盘、线阵CCD读头和信号处理电子电路以及解码软件等构成，如图1所示。具体测量过程和方法是，随着轴系的转动，光源发射的入射光透射过编码度盘并将含有角度信息的编码明暗光斑条纹照射到线阵CCD感光面上，再由信号处理电路板发送CCD时序信号以驱动CCD工作，同时采集投射到CCD感光面上的码盘明暗条纹信息并通过运行在信号处理电路板上的解码软件处理最终输出测角信息。

已知公开的测角处理方法存在的问题有：第一，定位粗码位置和细分估计有各自独立的算法，没有做到两者在同一个处理中的统一；第二，已知算法复杂度偏大(如重心法，需要用到一个刻划脉冲里的所有采样点以求取脉冲重心位置，这个过程包含了很多需要额外处理的冗余信息)，由于需要处理很多采样输入点，这些算法对处理器的处理能力有一定的要求，不利于降低成本。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种单圈绝对编码式电子经纬仪的测角信号处理方法，能够在一种信号处理算法里实现粗码定位和细分估计，且运算量小，有利于降低成本。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种单圈绝对编码式电子经纬仪的测角信号处理方法，包括以下步骤：

(1)在编码盘过圆心的径向对称位置设置2个CCD读头，采样2个CCD读头读入的编码盘明暗条纹数据；

(2)分别对2组数据进行处理，提取每组数据的粗码结果和细分估计，再将粗码结果与细分估计相加，得到一个CCD读头的角度输出；

(3)将2个CCD读头的角度输出进行融合，得到电子经纬仪的一次测量输出。

进一步地，步骤(2)的具体过程如下：

(201)对某一个CCD读头读入的像元数据x(n)作加窗滤波处理，得到滤波后的数据y(n)，去除噪声污染，其中，y(n)＝x(n)*h(n)，h(n)为窗函数系数，n表示第n个刻划脉冲；

(202)在该CCD读头的中心位置附近设置一条固定的检测线x_c，以该检测线位置为参考原点建立直角坐标系，其中，坐标系的横轴为像素索引号与x_c的差值，纵轴为滤波后的像元数据y(n)；

(203)找出{y(n)}中的最大值，记为vMax，将vMax乘以常数k得到一条固定阈值线vTop＝k×vMax；

(204)找出第n个刻划脉冲左右边沿在阈值线vTop附近的4个采样点，分别记为：左下点A1，左上点A2，右上点A3，右下点A4；其中，左下点A1和右下点A4为第n个刻划脉冲左右边沿在阈值线vTop下方的2个采样点，左上点A2和右上点A3为第n个刻划脉冲左右边沿在阈值线vTop上方的2个采样点，A1与A2所确定的直线与vTop线的交点，记为B，A3与A4所确定的直线与vTop线的交点，记为C，分别求解B、C的横坐标x_nL和x_nR；