[实用新型]一种ADCP的姿态信息采集系统

说明书

本实用新型提供了一种ADCP的姿态信息采集系统，该系统包括用以控制ADCP的发射机的FPGA芯片，FPGA芯片基于UPP接口与数字信号处理器连接，且其基于UART接口并通过插座连接器与电子罗盘连接，数字信号处理器基于UART接口与上位机连接，FPGA芯片用于在控制发射机发出每呯探测信号前向电子罗盘发出姿态信息采集指令，电子罗盘将采集的姿态信息打包发送至数字信号处理器。本实用新型实现FPGA的呯速率控制与姿态信息采集控制的异步且稳定高效地数据采集，通过上位机、数字信号处理器控制FPGA芯片进行电子罗盘的信息采集，使得系统能够高效、稳定、大数据量的处理电子罗盘的信息数据，提升ADCP测流精度。

技术领域

本实用新型涉及水文、水利环境监测领域，尤其涉及一种ADCP的姿态信息采集系统。

背景技术

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)是基于声学多普勒原理研制的一种测量水体流速的设备，直接测量的是沿声束方向的径向速度分量。根据声束角，将径向坐标下的速度分量转换成ADCP坐标(X-Y-Z)下的速度分量。再利用罗经提供的航向角、纵摇角以及横摇角，将ADCP坐标(X-Y-Z)下的速度分量转换成大地坐标下的速度分量依次为东向速度、北向速度以及垂向速度。可见，航向角对速度分量有决定性的影响。在测量某断面的流量，航向角对其影响也是决定性的。考虑到成本因素，ADCP内部会设计专门的姿态传感器采集电路进行姿态信息的实时采集，但姿态传感器提供的罗经属于磁罗经，易受磁场变化所带来的影响，特别是ADCP内部发射机发射时给电容充电会产生较大的磁场干扰，从而引起磁罗经提供的航向角出现较大的偏差且连续采集的数据一致性变差。 ADCP测流作业经常搭载三体船或者无人船进行断面流量，虽然配备了GNSS，但往往并不包括航向信息，因此还是要依赖于ADCP内部的磁罗经所采集的数据。

就目前市面上的ADCP，并不能够显著有效减少发射机发射时磁场变化对航向角的影响，ADCP的测流精度与单位时间内呯数的平方根成正比，所以通过降低单位时间内的呯数来提高航向角精度也并不可取。因此设计一种抗发射机发射干扰的罗经姿态采集系统就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种ADCP的姿态信息采集系统。通过上位机、数字信号处理器控制FPGA芯片进行电子罗盘的信息采集，使得系统能够高效、稳定、大数据量的处理电子罗盘的信息数据，提升ADCP测流精度，解决现有技术因发射机发射时磁场变化对航向角的影响。

为实现上述目的，本发明提供了一种ADCP的姿态信息采集系统，包括用以控制ADCP的发射机的FPGA芯片，所述FPGA芯片基于UPP接口与数字信号处理器连接，且其基于UART接口并通过插座连接器与电子罗盘连接，所述数字信号处理器基于UART接口与上位机连接，以使所述FPGA芯片接收上位机下发的进入采集模式指令，所述FPGA芯片在接收到进入采集模式指令后，在控制所述发射机发出每呯探测信号前向电子罗盘发出姿态信息采集指令，所述电子罗盘用以接收FPGA芯片发出的姿态信息采集指令，并触发采集出姿态信息，且将采集的姿态信息打包发送至FPGA芯片，所述FPGA芯片通过UPP接口将采集的姿态信息发送至数字信号处理器，所述插座连接器连接有电源模块，所述电源模块向FPGA芯片和电子罗盘提供稳定的工作电压。

进一步的，所述数字信号处理器型号包括TMS320C6748。

进一步的，所述FPGA芯片型号包括SPARTAN6。

进一步的，所述电子罗盘包括WMC三维电子罗盘。

进一步的，所述电源模块包括一个12V电压转5V电压的电源芯片。

有益效果：本实用新型实现FPGA的呯速率控制与姿态信息采集控制的异步且稳定高效地数据采集，通过上位机、数字信号处理器控制FPGA芯片进行电子罗盘的信息采集，使得系统能够高效、稳定、大数据量的处理电子罗盘的信息数据，提升ADCP测流精度，解决现有技术因发射机发射时磁场变化对航向角的影响；WMC系列的三维电子罗盘具有低功耗特性，可以降低ADCP的工作时功耗。