[发明专利]基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统，其特征在于：包括FPGA模块、陀螺、加速度计、温度传感器、北斗接收机、里程计和DSP；所述FPGA模块与陀螺相连接，用于同步采集横摇加速度信息、纵摇角加速度信息和方位角加速度信息；所述FPGA模块与加速度计相连接，用于同步采集横向线加速度信息、纵向线加速度信息和垂向线加速度信息；所述FPGA模块与温度传感器相连接，用于同步采集温度数据信号；所述FPGA模块与北斗接收机相连接，用于同步采集时间对准的1PPS脉冲信号和位置信息；所述FPGA模块与里程计相连接，用于同步采集行驶总里程数据信号；所述FPGA模块与DSP相连接，用于实现同步通讯。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、FPGA将内部时钟源将时钟信号分频产生多种同步采集时钟信号；

步骤2、将FPGA分频产生的多种采集时钟信号分别输出至光纤陀螺、加速度计、温度传感器、北斗接收机和里程计；

步骤3、将采集的光纤陀螺、加速度计、温度传感器、北斗接收机、里程计的数据信息存入数据缓冲区；

步骤4、所有数据均存入缓冲区完毕以后，FPGA产生clk200Hz_2时钟信号，通知后一级的DSP数据准备就绪，同时缓冲区内的数据被写入双口RAM，随后DSP立即读取双口RAM中所有数据。

3.如权利要求2所述的一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统的采集方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤包括：

所述步骤1的具体步骤包括：

(1)产生一路400Hz时钟“clk400Hz”；

(2)产生两路时钟“clk_acc_1”和“clk_acc_2”，频率为200Hz，相位差为180°，两路时钟的下降沿与“clk400Hz”下降沿同步对准；

(3)产生三路200Hz时钟“clk200Hz_1”；

(4)产生一路晚于“clk200Hz_1”0.1us的时钟clk200Hz_2。

4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统的采集方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：

(1)将clk400Hz同步时钟传递至光纤陀螺，每2.5毫秒采集一次陀螺数据；

(2)将clk_acc_1和clk_acc_2传递至加速度计，每2.5毫秒采集一次加速度计数据，与陀螺数据同步；

(3)将clk200Hz_1传递至北斗接收机、里程计和温度传感器，每5毫秒采集一次数据，与陀螺和加速度计数据同步；

(4)将clk200Hz_2传递至DSP，每5毫秒采集以上所有数据。

5.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统的采集方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤包括：

(1)在clk400Hz时钟下降沿开始接收三路光纤陀螺的信息，并且按照所接收信息在同一解算周期内的先后顺序锁存；

(2)在clk_acc_1、clk_acc_2时钟下降沿分别采集三路加速度计的信息并锁存；

(3)根据温度传感器特性，在clk200Hz_1下降沿接收温度信息并锁存；

(4)在clk200Hz_1下降沿接收北斗接收机信息、里程计信息并锁存。

6.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统的采集方法，其特征在于：所述步骤4中的clk200Hz_2的时刻与最近一次采集光纤陀螺信息起始时刻之间的时间间隔的计算公式是：

其中，F为每一帧的长度，单位是bit，B是光纤陀螺通信的波特率。