【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于旋转类惯导电气系统设计，具体涉及一种低成本小型化旋变角度转换装置及方法。
技术介绍
1、旋转类惯导需要使用框架角度编码器实现系统姿态的解算，旋转变压器以其良好的环境适应性和较高的测量精度广泛应用于旋转类惯导产品中。
2、高精度旋转变压器采用粗精组合设计，模拟信号输出，因此需要在传统旋转类惯导设计中需要经过导电滑环完成多路模拟信号的传输，在导航计算机端实现角度信号的模拟数字转换。一方面导致导电环传输信号增加，降低系统可靠性，另一方面模拟信号传输距离过长导致角度数据易受框架电机等功率源干扰，第三方面还造成导航计算机接口复杂，难以实现与其它捷联惯导产品的模块级复用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的：本专利技术通过小型化低成本角度转换模块的引入优化旋转类惯导的电气架构，提出一种低成本小型化旋变角度转换装置及方法，简化旋转框架的信息交联接口，提高信号传输可靠性的同时，简化对系统导航机的电气接口要求，更易实现模块复用和推广。
2、本专利技术的技术方案：为实现上述技术目的，根据本专利技术的第一方面，提出一种低成本小型化旋变角度转换装置，包括滤波移相模块、同步器/数字转换模块、激磁参考发生模块、运放模块、数据采样模块、零位补偿模块、组合纠错模块、协议转换模块、检测模块；
3、滤波移相模块用于将双通道旋转变压器的模拟信号进行滤波，减少干扰引入的转换误差，并将信号幅值、相位调整至同步器/数字转换模块可接受范围内；
4、同步器/数字转换模
5、激磁参考发生模块用于产生双通道旋转变压器用的激磁参考信号，频率可根据旋转变压器的差异需求进行配置；
6、优选地，常用的频率从400hz到10khz；
7、运放模块用于对激磁参考进信号行功率放大，满足旋转变压器的功率需求；
8、数据采样模块将同步器/数字转换模块输出的数字信号进行采样；
9、优选地，采样频率可调，常用的频率为10khz-200khz；
10、零位补偿模块用于对数据采样模块采样到的双通道旋转变压器当前的角位置数据进行存储，作为初始零位，用于后续转换过程中的补偿和纠错；
11、组合纠错模块用于旋转变压器各通道数据的组合，补偿零位，对组合误差进行纠错；
12、检测模块用于监控整个装置的工作是否正常，包括初始化情况、数据的更新、同步器/数字转换模块的跟踪速率等，并把检测状态包传送至协议转换模块；
13、协议转换模块根据外部的数据发送指令将角度数据转换为指定的协议，并连同检测状态一并发送给上位机用户。
14、在一个可能的实施例中，所述数据采样模块包括粗通道单元、精通道单元，所述粗通道单元、精通道单元分别采用单通道rd芯片，分别实现对双通道旋变的角度采样和转换。
15、优选地，rd芯片型号选用1210系列。
16、优选地，所述旋变角度转换装置还包括电源模块，所述电源模块用于将外部供电转换为内部各模块所用电源。
17、在一个可能的实施例中，所述电源模块使用外部24v电源供电，在模块内部转换为3.3v、5v、12v器件使用电压。
18、根据本专利技术的第二方面，提出一种低成本小型化旋变角度转换方法，采用上述的一种低成本小型化旋变角度转换装置，包括以下步骤：
19、步骤1：上电后装置进行初始化配置；包括旋转变压器所需的激磁频率，最大跟踪速率等参数。
20、步骤2：控制同步器/数字转换模块周期采样旋转变压器的粗精通道角度数据。
21、步骤3：定义机械零位，并将此位置的粗通道和精通道的角度数据作为初始零位存储进零位补偿模块中。此步骤的好处在于可以定义任意位置作为旋变的机械零位，取消机械安装调零的要求。
22、步骤4：周期更新采样数据，分别将粗通道和精通道的原始码值与零位补偿模块中存储的零位做差得到当前的位置数据。此步骤的好处是粗通道和精通道可以实现零位对齐，消除旋转变压器的粗通道和精通道的原始零位加工误差超出纠错范围导致组合位置跳变的问题。
23、步骤5：粗通道和精通道的数据进行组合和纠错。
24、步骤6：检测模块采集纠错状态、数据更新状态、以及跟踪速率是否超限的状态。
25、步骤7：组合完成角度数据转换为指定的协议，根据外部数据发送指令，连同检测状态一并发送给上位机用户。
26、在一个可能的实施例中，在所述步骤5中，组合后的数据位数n由旋转变压器的极对数n1和同步器/数字转换模块的位数n2决定，n＝log2n1+n2；
27、纠错方法采用余数比较法，取粗通道第log2n1位后n位和精通道起始n位形成纠错码；当粗通道和精通道纠错码不一致，且精通道纠错码数值小于(2n-1-1)/2n，则粗通道第log2n1位加1；当粗通道和精通道纠错码不一致，且精通道纠错码数值大于(2n-1+1)/2n，则粗通道第log2n1位减1；
28、最终角度为纠错后粗通道起始log2n1和精通道n2组合后形成的n为二进制数据。
29、纠错能力由选择的粗通道和精通道重合位数决定。当选择n位重合数进行纠错时，则最大纠错角度值θ＝(360/n1)×(2n-1-1)/2n，n通常不大于3。基于步骤4已对加工中的粗大误差进行了补偿，因此不会存在大于最大纠错角度值的情况存在。
30、本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：
31、本专利技术将传统的激磁电源、rd解码、导航计算机粗精组合的分离式实现方式改进为单模块实现激磁生成、rd解码、粗精组合、定制化接口输出，最大程度的实现了集成化、小型化、低成本，并可将该模块安装于旋转框架上随旋转变压器实现，减少了框架导电环的信号需求，提高了传输的可靠性。此外通过与电机驱动器的一体化设计进一步降低体积和成本。
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1.一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于，包括滤波移相模块、同步器/数字转换模块、激磁参考发生模块、运放模块、数据采样模块、零位补偿模块、组合纠错模块、协议转换模块、检测模块；滤波移相模块用于将双通道旋转变压器的模拟信号进行滤波，并将信号幅值、相位调整至同步器/数字转换模块可接受范围内；同步器/数字转换模块将旋转变压器的模拟信号转换为数字角度数据；激磁参考发生模块用于产生双通道旋转变压器用的激磁参考信号；运放模块用于对激磁参考进信号行功率放大，满足旋转变压器的功率需求；数据采样模块将同步器/数字转换模块输出的数字信号进行采样；零位补偿模块用于对数据采样模块采样到的双通道旋转变压器当前的角位置数据进行存储，作为初始零位，用于后续转换过程中的补偿和纠错；组合纠错模块用于旋转变压器各通道数据的组合，补偿零位，对组合误差进行纠错；检测模块用于监控整个装置的工作是否正常，并把检测状态包传送至协议转换模块；协议转换模块根据外部的数据发送指令将角度数据转换为指定的协议，并连同检测状态一并发送给上位机用户。
2.根据权利要求1所述的一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于
3.根据权利要求2所述的一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于，RD芯片型号选用1210系列。
4.根据权利要求1所述的一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于，所述激磁参考发生模块的激磁参考信号频率范围为400Hz到10KHz。
5.根据权利要求1所述的一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于，所述数据采样模块的采样频率范围为10KHz-200KHz。
6.根据权利要求1所述的一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块用于将外部供电转换为内部各模块所用电源。
7.一种低成本小型化旋变角度转换方法，采用权利要求1-6任意一项所述的一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种低成本小型化旋变角度转换方法，其特征在于，在所述步骤5中，组合后的数据位数N由旋转变压器的极对数N1和同步器/数字转换模块的位数N2决定，N＝log2N1+N2；
...【技术特征摘要】
1.一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于，包括滤波移相模块、同步器/数字转换模块、激磁参考发生模块、运放模块、数据采样模块、零位补偿模块、组合纠错模块、协议转换模块、检测模块；滤波移相模块用于将双通道旋转变压器的模拟信号进行滤波，并将信号幅值、相位调整至同步器/数字转换模块可接受范围内；同步器/数字转换模块将旋转变压器的模拟信号转换为数字角度数据；激磁参考发生模块用于产生双通道旋转变压器用的激磁参考信号；运放模块用于对激磁参考进信号行功率放大，满足旋转变压器的功率需求；数据采样模块将同步器/数字转换模块输出的数字信号进行采样；零位补偿模块用于对数据采样模块采样到的双通道旋转变压器当前的角位置数据进行存储，作为初始零位，用于后续转换过程中的补偿和纠错；组合纠错模块用于旋转变压器各通道数据的组合，补偿零位，对组合误差进行纠错；检测模块用于监控整个装置的工作是否正常，并把检测状态包传送至协议转换模块；协议转换模块根据外部的数据发送指令将角度数据转换为指定的协议，并连同检测状态一并发送给上位机用户。
2.根据权利要求1所述的一种低成本小型化旋变角度转换装置，其特征在于，所述数据采样模块包括粗...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘安宁，薛文康，王华强，张宏刚，王子懿，朱志成，曹勇琪，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：
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