一体化惯性导航数据采集及处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一体化惯性导航数据采集及处理系统，涉及电数字数据处理技术领域，包括温度量

【技术实现步骤摘要】
一体化惯性导航数据采集及处理系统


[0001]本专利技术涉及电数字数据处理
，具体涉及一体化惯性导航数据采集及处理系统。

技术介绍

[0002]目前的惯性导航系统中，惯性器件一般采用脉冲输出式激光陀螺和电流输出式石英加速度计组合体。在对惯性导航系统的陀螺和石英加速度计输出数据进行采集和处理时，需先使用IF转换电路将石英加速度计输出的电流信号转换为等比例的脉冲信号，此过程损失精度且转换电路的体积大；然后使用数据采集电路对陀螺脉冲及转换后的加速度计脉冲信号进行脉冲数采集和信号解调，同时对加速度计和陀螺温度进行采集；最后使用数据处理电路对获取的加速度计脉冲数据和陀螺脉冲数据进行数据运算处理，包括陀螺温补、加速度计温补、系统误差标定和导航运算。此过程需要三块板卡才能实现惯性导航系统的数据采集及处理，且每块板卡需要一个处理器，而板卡之间连接需要连接器，不仅增加了系统整体的体积和成本，还降低了电路连接的可靠性。
[0003]因此，目前亟需一种针对惯性导航的数据处理系统，能够减小系统体积，提高系统的精度和可靠性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一体化惯性导航数据采集及处理系统，能够减小系统体积和成本，提高系统的精度和可靠性。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案为：一体化惯性导航数据采集及处理系统，包括PSOC处理器、温度量
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电压量采集模块和I
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V变换采集模块。
[0006]温度量
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电压量采集模块用于采集温度量或电压量，传输到PSOC处理器中。I
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V变换采集模块包括电阻和AD采集电路，外部输入的加速度计电流通过电阻转换为等比例电压信号，AD采集电路将等比例电压信号转换为数字信号，将数字信号传输到PSOC处理器的PL端。
[0007]PSOC处理器的PL端收到数字信号、温度量或电压量并传输给PS端；PS端对接收到PL端的数据进行运算处理，输出惯性导航系统所在载体的加速度。
[0008]进一步的，当PSOC处理器接收到温度量时，PS端根据温度量，反馈温补信号给I
‑
V变换采集模块。
[0009]进一步的，温度量
‑
电压量采集模块包括ADC芯片和模拟开关组，其中模拟开关组包括多路模拟开关；PSOC处理器发送ADC控制信号给温度量
‑
电压量采集模块中的ADC芯片，ADC芯片根据ADC控制信号决定是否传输采集的温度量或电压量；PSOC处理器发送开关控制信号给模拟开关组，决定某一个模拟开关的通断；ADC芯片通过开关控制信号选择接通的模拟开关采集温度量或电压量，根据ADC控制信号决定是否将采集的温度量或电压量传输给
PSOC处理器。
[0010]进一步的，系统还包括频标输入输出模块和时钟模块。
[0011]频标输入输出模块输出频标给PSOC处理器的PL端；时钟模块输出时钟信号给PSOC处理器的PL端；频标和时钟信号都用于控制PSOC处理器的PS端的计算周期；当外部抖动大于内部抖动的10%时，PSOC处理器采用时钟模块的时钟信号计算周期；当不大于10%时，选取频标输入输出模块的频标计算周期。
[0012]进一步的，系统还包括陀螺接口电路；陀螺接口电路记录频标的周期，发送给PSOC处理器的PL端。
[0013]进一步的，I
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V变换采集模块中的电阻和AD采集电路有序布置在一块整体区域，并对该区域增加屏蔽罩。
[0014]进一步的，电阻为高精度低温漂电阻，AD采集电路为32位的高精度电路。
[0015]有益效果：1、本专利技术提供了一体化惯性导航数据采集及处理系统，包括PSOC处理器、温度量
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电压量采集模块和I
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V变换采集模块。PSOC处理器的PL端收到数字信号、温度量或电压量并传输给PS端；PS端对接收到PL端的数据进行运算处理，输出惯性导航系统所在载体的加速度。PS端和PL端紧密地耦合在一起，相对于传统的CPU+FPGA两块芯片的解决方案，PSOC处理器将CPU和FPGA集成在一块芯片上，很大程度提升系统性能，使整体芯片面积更小，功耗更低。本专利技术中，I
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V变换采集模块没有采用积分电路，采用电阻+AD采集电路，使外部输入的加速度计电流无须转换成脉冲，然后再对脉冲进行计数，处理器内再通过脉冲数量转换成实际加速度值，因此能减少了运算时间和精度损失。
[0016]2、本专利技术中，PSOC处理器的PS端根据温度量，反馈温补信号给I
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V变换采集模块，减小温度对测量精度的影响，提高测量精度。
[0017]3、本专利技术中的电阻选用高精度电阻，温漂小，提高精度；本专利技术中的AD采集电路的配置为32位，精度高，转换速率比较快；两者相较于传统的积分电路，体积较小，成本较低。
[0018]4、本专利技术对I
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V变换采集模块进行设计时，将电阻和AD采集电路有序布置在一块整体区域，对该区域进行抗干扰设计，增加屏蔽罩对该区域进整体屏蔽，增强测量精度和可靠性。
附图说明
[0019]图1为本专利技术系统的结构图。
[0020]图2为温度量和电压量采集模块与PSOC处理器的连接示意图。
[0021]图3为I/V变换采集模块与PSOC处理器的连接示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0023]如图1所示，本专利技术提出一体化惯性导航数据采集及处理系统，包括温度量
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电压量采集模块，I
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V（电流
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电压）变换采集模块、PSOC处理器（可编程化系统单芯片）、频标输入输出模块，陀螺接口电路，存储器模块、处理器调试接口模块，时钟模块和电源模块。
[0024]如图2所示，温度量
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电压量采集模块包括模拟开关组和16位ADC芯片（模数转换
器），用于采集温度量或电压量，并通过ADC芯片将采集量转换为数字信号，通过SPI（串行外设接口）数据接口传输到PSOC处理器中；模拟开关组包括多路模拟开关。PSOC处理器发送ADC控制信号给温度量
‑
电压量采集模块中的ADC芯片，ADC芯片根据ADC控制信号决定是否传输采集的温度量或电压量；PSOC处理器发送开关控制信号给模拟开关组，决定某一个模拟开关的通断；ADC芯片通过开关控制信号选择接通的模拟开关采集温度量或电压量，根据ADC控制信号决定是否将采集的温度量或电压量传输给PSOC处理器。温度量
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电压量采集模块的主要作用是，采集温度量和电压量，反馈给PSOC芯片，实时反映惯性导航系统的工作状态。本专利技术实施例中，温度量的浮动不超过85%，电压量的浮动不超过10%，视为正常状态。
[0025]本专利技术实施例中，温度量
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电压量采集模块中设计有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一体化惯性导航数据采集及处理系统，其特征在于，包括PSOC处理器、温度量
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电压量采集模块和I
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V变换采集模块；温度量
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电压量采集模块用于采集温度量或电压量，传输到PSOC处理器中；I
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V变换采集模块包括电阻和AD采集电路，外部输入的加速度计电流通过电阻转换为等比例电压信号，AD采集电路将等比例电压信号转换为数字信号，将数字信号传输到PSOC处理器的PL端；PSOC处理器的PL端收到数字信号、温度量或电压量并传输给PS端；PS端对接收到PL端的数据进行运算处理，输出惯性导航系统所在载体的加速度。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当PSOC处理器接收到温度量时，PS端根据温度量，反馈温补信号给I
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V变换采集模块。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度量
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电压量采集模块包括ADC芯片和模拟开关组，其中模拟开关组包括多路模拟开关；PSOC处理器发送ADC控制信号给温度量
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电压量采集模块中的ADC芯片，ADC芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅旗，刘涛，折飞飞，姚旭，王勇，
申请(专利权)人：中勍科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：