[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

摘要

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。

主权项

1.一种单圈绝对编码式电子经纬仪的测角信号处理方法，其特征在于，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；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；(205)计算第n个刻划脉冲的脉宽D(n)＝|x_nR‑x_nL|，由于编码盘有两种不同宽度的刻划分别表示数字量“0”和“1”，因此对D(n)作二值化判决处理，得到脉冲编码；(206)以检测线x_c为中心，选取检测线右侧最与之靠近的N个刻划脉冲，由这N个脉冲编码组成粗码，将此粗码在粗码表中进行搜索以获取该粗码在码表中的位置m，得到粗测结果Ph0＝360.°×m/M，其中，N大于编码盘编码位宽，M为码盘刻线数；(207)对第n个刻划脉冲的x_nL和x_nR求两者平均，估计出该刻划中心E(n)＝(x_nL+x_nR)/2；假设在CCD读头视野范围内一共观测了k_totall个刻划，以检测线x_c为中心往两侧共选取p个刻划脉冲组成待处理刻划组，所选择的刻划组里第一个刻划编号为k_start，最后一个刻划编号为k_start+p‑1，1≤k_start＜k_start+p‑1≤k_totall；将该刻划组里的刻划编号设为横坐标，刻划中心设为纵坐标，组成p个坐标点集合：{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_p,y_p)}，再将此坐标点集合数据做最小二乘直线拟合，得到拟合直线y＝ax+b，其中，x_i为第i个刻划编号，y_i为第i个刻划中心，i＝1,2,...,p，a为拟合直线的斜率，b为拟合直线的截距；则细分估计为Ph1＝‑(360.°/M)×(Pos/a)，其中，Pos＝a×L+b，L为检测线x_c左边最靠近检测线的第1个刻划脉冲编号；(208)计算该CCD读头的角度输出Degree＝Ph0+Ph1；(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。