惯性测量单元模拟器制造技术

本实用新型专利技术涉及惯性测量单元模拟器，该模拟器包括微处理器电路、用于与上位机通信的通信电路和用于实现脉冲输出前的噪声隔离、电平转换和增强驱动能力的调理电路，所述微处理器电路为DSP芯片，所述DSP芯片的I/O口分别与通信电路和调理电路连接；所述调理电路包括至少一组串联的高速光耦电路和反相器，该模拟器还包括供电电路，所述供电电路与DSP芯片的供电引脚连接。本实用新型专利技术模拟器结构简单、稳定性好、实时性高，完全实现了该型导弹的惯性仿真模拟需求，该模拟器在多种飞行器的仿真测试试验中具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用于惯性制导系统的半实物仿真试验中的惯性测量单元模拟器。
技术介绍
惯性测量单元(IMU)是捷联惯性制导系统的组成部分，包括三个陀螺通道和三个线加速度通道，每个陀螺或线加速度计通道各有两路正、负脉冲输出，共计有12路输出脉冲信号。惯性测量单元模拟器用来模拟惯性测量单元的12路脉冲信号，在捷联惯性制导系统的半实物仿真试验中具有重要的实用价值，目前主要有以下两种实现方式：(1)采用数字I/O卡控制可编程定时计数器等器件完成，如参考文献《一种模拟惯性组合输出电路的设计与实现》(作者：任炳宇，郭利，期刊：现代电子技术,2010，05:51-54)；(2)采用可编程逻辑芯片配合可编程定时计数器等器件完成，如参考文献《基于CPLD的导弹惯性测量单元模拟器设计》(作者：徐剑芸,鲁浩,杜毅民等，期刊：中国惯性技术学报,2007,15(2):16-170)。第一种方法系统结构简单，但成本高、便携能力差。第二种方法硬件体积小，便携，使用方法简便，但电路器件繁多、结构复杂。
技术实现思路
本技术提供了一种惯性测量单元模拟器，以解决现有的惯性测量单元模拟器体积大、成本高、结构复杂的问题。为解决上述技术问题，本技术的惯性测量单元模拟器包括用于与上位机通信的通信电路、微处理器电路和用于实现脉冲输出前的噪声隔离、电平转换和增强驱动能力的调理电路，所述微处理器电路为DSP芯片，所述DSP芯片的I/O口分别与通信电路和调理电路对连接；所述调理电路包括至少一组串联的高速光耦电路和反相器，该模拟器还包括供电电路，所述供电电路与DSP芯片的供电引脚连接。所述高速光耦电路为3个，每个高速光耦电路具有两路输出。所述高速光耦电路的光电耦合器采用HCPL0631芯片。所述DSP芯片还包括用于外接下载器的程序下载调试引脚。所述DSP芯片还包括用于外接晶振电路的晶振引脚。所述DSP芯片为DSPIC33EP系列芯片。所述通信电路包括用于完成电平转换功能的MAX489EESD芯片。所述电源电路包括用于电压变换的AMS1117-3.3或LM1117T-3.3芯片。所述电源电路包括DC/DC模块。本技术的有益效果：该惯性测量单元模拟器能够在上位机的控制下，产生12路参数可调的高速脉冲信号，电路结构简单、稳定性好、实时性高，完全实现了该型导弹的惯性仿真模拟需求，该模拟器在多种飞行器的仿真测试试验中具有重要的应用价值。附图说明图1为本实施例的惯性测量单元模拟器的结构框图；图2为本实施例的微处理器电路原理图；图3为本实施例的电源电路原理图；图4为本实施例的通信电路原理图；图5为本实施例的调理电路原理图；图6为软件流程图。具体实施方式下面结合附图，对本技术的技术方案作进一步详细介绍。如图1所示，该惯性测量单元模拟器包括用于与上位机通信的通信电路、微处理器电路和用于实现脉冲输出前的噪声隔离、电平转换和增强驱动能力的调理电路，所述微处理器电路为DSP芯片，所述DSP芯片包括未调理脉冲信号输出引脚及串口通信引脚，所述未调理脉冲信号输出引脚及串口通信引脚分别与调理电路和通信电路的对应引脚连接；所述调理电路包括高速光耦电路和反相器，所述高速光耦电路的输入端连接DSP芯片的未调理脉冲信号输出引脚，所述高速光耦电路的各输出端分别连接一个反相器。该惯性测量单元模拟器还包括有电源电路，该电路与DSP芯片的供电引脚连接。下面对各个组成部件进行详细说明。本实施例的微处理器选择MicroChip公司的DSPIC33EP系列芯片，该微处理器具有灵活的通信能力和丰富的外设配置，配合相应外围电路，在软件代码的控制下，可以实时的完成指令接收和脉冲数据处理，最终准确的输出多路参数(脉冲宽度、周期、占空比和输出数量)及时可调的脉冲信号。如图2所示，微处理器电路主要包含有：供电引脚、串口通信引脚、未调理脉冲信号输出引脚。供电引脚编号有10,19,26,35,38,57，与电源电路相应引脚连接。串口通信电路引脚编号有31，33，58，59，与通信电路的MAX489EESD芯片对应引脚连接。未调理脉
冲输出引脚编号有46，49，50，51，52，53，与调理电路高速光耦HCPL0631芯片对应引脚连接。进一步，微处理器电路还包括程序下载调试引脚和晶振引脚。程序下载调试引脚编号有7，17，18，通过X6连接器和外接下载器连接。晶振引脚编号有39，40，外接10Mhz晶振。通信电路位于上位机与微处理器之间，其采用MAX489EESD芯片完成电平转换，且采用422串口通信，具体电路如图4所示。调理电路由高速光耦和反向器组成，主要实现脉冲输出前的噪声隔离、电平转换和增强驱动能力的功能。高速光耦采用HCPL0631芯片，DSP芯片的未调理脉冲信号输出引脚连接高速光耦HCPL0631芯片对应引脚，高速光耦电路的输出端连接反相器。本实施例中的调理电路包括三个高速光耦电路，每个高速光耦电路具有两路输出，每路输出均连接一个反相器。惯性测量单元模拟器可通过电源电路测试设备提供+5V(对应图3中VCC)电源输入。通信电路和调理电路使用+5V供电，微处理器使用AMS1117-3.3或LM1117T-3.3(二选一)芯片变换后的+3.3V(对应图3中VCC3V3)供电。若在其他电压输入情况下使用，可添加相应参数的DC/DC模块，将输入电压降到+5V，即可兼容本电路使用，具体电路图见图3所示。在具体使用本实施例的惯性测量单元模拟器时要软件代码的控制，软件代码根据主处理器参数特点，通过合理安排系统配置、软件时序、内部中断、通信以及输出比较外设等功能调试完成，详细代码流程如图6所示。本实施例的惯性测量单元模拟器作为某测试设备的一部分，用于真实模拟某型导弹的惯性组合信号。在上位机的控制下(通过串口传输控制指令，波特率可达到1M),可产生12路参数(脉冲个数、占空比、脉宽)可调的高速(每1ms内可完成12路指令接收、脉冲参数调整和脉冲输出，在一个指令周期每路最多可输出255个脉冲)脉冲信号。本实施例的惯性测量单元模拟器结构简洁、稳定性好、实时性高，完全实现了该型导弹的惯性仿真模拟需求。经过一定电路和软件调整，该模拟器在多种飞行器的仿真测试试验中具有重要的应用价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
惯性测量单元模拟器，其特征在于，该模拟器包括微处理器电路、用于与上位机通信的通信电路和用于实现脉冲输出前的噪声隔离、电平转换和增强驱动能力的调理电路，所述微处理器电路为DSP芯片，所述DSP芯片的I/O口分别与通信电路和调理电路连接；所述调理电路包括至少一组串联的高速光耦电路和反相器，该模拟器还包括电源电路，所述电源电路与DSP芯片的供电引脚连接。

【技术特征摘要】
1.惯性测量单元模拟器，其特征在于，该模拟器包括微处理器电路、用于与上位机通信的通信电路和用于实现脉冲输出前的噪声隔离、电平转换和增强驱动能力的调理电路，所述微处理器电路为DSP芯片，所述DSP芯片的I/O口分别与通信电路和调理电路连接；所述调理电路包括至少一组串联的高速光耦电路和反相器，该模拟器还包括电源电路，所述电源电路与DSP芯片的供电引脚连接。2.根据权利要求1所述惯性测量单元模拟器，其特征在于，所述高速光耦电路为3个，每个高速光耦电路具有两路输出。3.根据权利要求1所述惯性测量单元模拟器，其特征在于，所述高速光耦电路的光电耦合器采用HCPL0631芯片。4.根据权利要求1所述惯性测量单元模拟器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，刘建民，张红军，张瑞生，卢晓春，牛宗宾，
申请(专利权)人：凯迈洛阳测控有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41