專利名稱：一種激光陀螺pos數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，屬于慣性技術(shù)領(lǐng)域，可以 應(yīng)用于POS (Position and Orientation System，位置姿態(tài)測量系統(tǒng))，也可以應(yīng)用于慣性 導(dǎo)航、慣性/GPS (Global Position System，全球定位系統(tǒng))組合導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理。
背景技術(shù)：
對于高分辨率航空遙感系統(tǒng)，除了高分辨率遙感載荷之外，制約遙感系統(tǒng)成像分 辨率的主要因素是高精度P0S。高精度POS為遙感載荷提供高精度位置姿態(tài)基準(zhǔn)，同時為慣 性穩(wěn)定平臺提供精確的指向。無論對于高分辨率光學(xué)相機，還是機載三維成像激光雷達，高 精度POS是提高成像分辨率的關(guān)鍵，已成為制約我國高分辨率遙感系統(tǒng)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。 數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)是POS系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到POS系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及性 能的提高。國外在高分辨率遙感載荷發(fā)展的牽引下，高精度POS技術(shù)也得到了快速發(fā)展，美 國、加拿大、德國等發(fā)達國家已經(jīng)形成了產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于高性能航空遙感領(lǐng)域。加拿 大APPLANIX公司是當(dāng)今世界上POS技術(shù)發(fā)展水平的代表，其研制了一系列P0S，其中POS/ AV610激光陀螺POS系統(tǒng)，應(yīng)用于航空相機、成像光譜儀、激光雷達和合成孔徑雷達等，其 IMU采用的是Honeywell公司的micro ISR，由于技術(shù)封鎖，沒有相關(guān)micro ISR數(shù)據(jù)采集 及預(yù)處理系統(tǒng)的報道。Honeywell是當(dāng)今世界上陀螺及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展水平的代表， 其高精度激光陀螺慣性測量單元HG9900采用的是TI的TMS320VC33浮點處理器作為核心 處理器。國內(nèi)在POS用慣性測量系統(tǒng)技術(shù)方面，雖然起步較晚，但是目前已經(jīng)開展了相應(yīng) 的研究工作，并取得了一定的進展。我國第一代機載POS試驗樣機，成功應(yīng)用于中科院電子 所機載微波遙感系統(tǒng)。研制的第二代POS原理樣機用撓性陀螺慣性測量系統(tǒng)；研制的高精 度POS原理樣機用光纖陀螺慣性測量系統(tǒng)，姿態(tài)精度高達0. 02°，為高精度POS研制提供了 技術(shù)支撐，其數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)采用單FPGA加外圍芯片的組合方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集， 但FPGA是定點處理器，無法進行高精度數(shù)據(jù)濾波，所以單FPGA數(shù)據(jù)采集方案無法滿足激光 陀螺POS系統(tǒng)需求。國防科技大學(xué)制作的激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系 統(tǒng)采用PC-104作為主處理器，但是PC-104體積大、功耗大，難以滿足POS系統(tǒng)小體積、低功 耗、高精度的發(fā)展需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采 集及預(yù)處理系統(tǒng)，從而滿足POS系統(tǒng)高頻率和高精度的需求。本發(fā)明技術(shù)解決方案是一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)包括FPGA數(shù) 據(jù)采集模塊和DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；FPGA數(shù)據(jù)采集模塊包括I/F轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離電路、正交解碼電路、FPGA最小子系統(tǒng)和溫度信號調(diào)理電路；DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包括DSP最小 子系統(tǒng)和RS-422串口發(fā)送電路；三路激光陀螺正交編碼信號經(jīng)過光耦隔離電路發(fā)送給正 交解碼電路，正交解碼電路解碼完成后得到激光陀螺解碼信號，發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)； 三路加速度計電流信號經(jīng)過I/F轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為加速度計脈沖，然后經(jīng)過光耦隔離電路發(fā) 送給FPGA最小子系統(tǒng)；GPS秒脈沖信號經(jīng)過光耦隔離電路發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)；激光陀 螺溫度信號和加速度計溫度信號經(jīng)過溫度信號處理電路進行信號放大和A/D轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過 光耦隔離電路通過SPI通信方式發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)；FPGA最小子系統(tǒng)通過硬件描述 語言在FPGA中搭建硬件電路系統(tǒng)，實現(xiàn)激光陀螺數(shù)據(jù)和加速度計數(shù)據(jù)2KHz-20KHz的高頻 采樣，具體實現(xiàn)為通過采集脈沖方式采集GPS秒脈沖同步FPGA數(shù)據(jù)采集時鐘，通過采集脈 沖和電平的方式采集激光陀螺信號，通過采集脈沖的方式采集加速度計信號，通過SPI通 信方式采集激光陀螺溫度信號和加速度計溫度信號；DSP最小子系統(tǒng)讀取FPGA最小子系統(tǒng) 采集的三路激光陀螺信號、三路加速度計信號、激光陀螺溫度信號和加速度計溫度信號，并 進行預(yù)處理，預(yù)處理包括對三路激光陀螺數(shù)據(jù)及三路加速度計數(shù)據(jù)進行低通數(shù)字濾波；利 用激光陀螺溫度數(shù)據(jù)和加速度計溫度數(shù)據(jù)分別對激光陀螺數(shù)據(jù)和加速度計數(shù)據(jù)進行查找 表式溫度補償；利用激光陀螺數(shù)據(jù)對加速度計數(shù)據(jù)進行振動誤差補償；將經(jīng)過低通濾波、 溫度誤差補償和振動誤差補償?shù)募す馔勇輸?shù)據(jù)和加速度計數(shù)據(jù)進行加和平滑，最后通過 RS-422串口通信電路將預(yù)處理結(jié)果發(fā)送給導(dǎo)航計算機；DSP最小子系統(tǒng)通過提高DSP硬件 利用率和軟件算法執(zhí)行效率，實現(xiàn)系統(tǒng)小體積、低功耗和高運算性能。所述的正交解碼電路采用HCTL-2020實現(xiàn)對激光陀螺正交編碼信號的硬件解碼， 每路激光陀螺信號解碼輸出為一路脈沖和一路電平信號。所述的FPGA數(shù)據(jù)采集模塊采用一片)(C3S1500作為處理器。所述的FPGA數(shù)據(jù)采集模塊采集GPS秒脈沖，通過GPS秒脈沖脈沖沿重置數(shù)據(jù)采集 時鐘計數(shù)器的硬件實現(xiàn)方法，實現(xiàn)FPGA數(shù)據(jù)采集模塊的采集時鐘與GPS秒脈沖的時鐘同
止
少ο所述的FPGA數(shù)據(jù)采集模塊對激光陀螺和加速度計信號進行2KHZ-20KHZ高頻信號 采樣。所述的DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊采用一片帶有EMIF的TMS320C67i;3B浮點DSP芯片作 為處理器。所述溫度信號調(diào)理電路包括九路激光陀螺溫度信號處理電路和三路加速度計溫 度信號處理電路；激光陀螺內(nèi)部溫度傳感器為鉬電阻，利用鉬電阻的電阻值大小隨溫度變 化的原理，將其與精密電阻串聯(lián)分壓，然后將分壓信號輸送給運算放大器進行放大，放大后 經(jīng)過一級電壓跟隨器，輸送給A/D轉(zhuǎn)換芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過光耦隔離電路，通過 SPI通信方式發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)；利用加速度計內(nèi)部溫度傳感器輸出電流大小隨溫度 變化的原理，將輸出電流用一個精密電阻進行電流變電壓，然后將電壓信號輸送給運算放 大器進行放大，放大后經(jīng)過一級電壓跟隨器，輸送給A/D轉(zhuǎn)換芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過 光耦隔離電路G)，通過SPI通信方式發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)(6)。本發(fā)明的原理是激光陀螺輸出信號為正交編碼信號，數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)通 過HCTL-2020芯片的正交解碼功能對激光陀螺信號解碼，將激光陀螺信號轉(zhuǎn)換為一路脈沖 信號和一路電平信號，通過FPGA采集脈沖及電平的功能，完成對激光陀螺信號的采集；加速度計輸出為電流信號，電流信號先通過I/F轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號，再通過FPGA脈沖 采集功能，完成加速度計信號的采集；激光陀螺和加速度計溫度信號首先通過0PA4350進 行信號放大，然后通過ADS8345E進行A/D轉(zhuǎn)換，最后FPGA通過SPI通信方式采集溫度信號。 數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)采集時鐘到達時，F(xiàn)PGA通過中斷方式通知DSP，DSP通過16位并口 總線EMIF將FPGA采集的激光陀螺數(shù)據(jù)、加速度計數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到DSP內(nèi)部存儲區(qū)， 然后對激光陀螺數(shù)據(jù)、加速度計數(shù)據(jù)進行低通濾波、溫度補償、振動誤差補償和數(shù)據(jù)平滑， 最后將預(yù)處理結(jié)果通過串口通信模式發(fā)送給導(dǎo)航計算機。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明采用了 FPGA，通過高速硬件算法實現(xiàn)對激光陀螺及加速度計數(shù)據(jù)進行 2KHz-20KHz高頻率采樣，采用了高速、浮點DSP，通過對FPGA采集到的激光陀螺及加速度計 數(shù)據(jù)進行高精度數(shù)字低通濾波、溫度誤差補償、振動誤差補償和數(shù)據(jù)平滑，從而滿足POS系 統(tǒng)高頻率、高精度的需求；(2)本發(fā)明采用了 FPGA+DSP的方案，通過硬件描述語言在FPGA中搭建硬件電路 系統(tǒng)，通過軟件程序算法在DSP中提高DSP硬件利用率和軟件算法效率，從而較傳統(tǒng)的基于 X86架構(gòu)的數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了小體積、低功耗和高運算性能。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖；圖2為本發(fā)明的激光陀螺解碼電路圖；圖3為本發(fā)明的GPS秒脈沖電路圖；圖4為本發(fā)明的RS-422高速串行數(shù)據(jù)傳輸電路圖；
圖5為本發(fā)明的FPGA電路圖；圖6為本發(fā)明的DSP電路圖；圖7為本發(fā)明的FPGA與DSP程序流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括FPGA數(shù)據(jù)采集模塊1和DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊2。FPGA數(shù) 據(jù)采集模塊1包括I/F轉(zhuǎn)換電路3、光耦隔離電路4、正交解碼電路5、溫度信號處理電路7 和FPGA最小子系統(tǒng)6 ；DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包括RS-422串口發(fā)送電路9和DSP最小子系統(tǒng) 8。激光陀螺輸出正交編碼信號，信號為A、B兩路方波信號，且A、B兩路信號相位相 差90°，經(jīng)過光耦隔離電路4輸送給正交解碼電路5，正交解碼電路5，如圖2所示，利用 HCTL-2020芯片的正交解碼功能，將激光陀螺正交編碼信號進行解碼，轉(zhuǎn)換為一路脈沖信號 和一路電平信號，發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)6 ；加速度計的電流信號經(jīng)過I/F轉(zhuǎn)換電路3轉(zhuǎn) 換為脈沖信號，經(jīng)過光耦隔離電路4輸出給FPGA最小子系統(tǒng)6 ；GPS秒脈沖信號經(jīng)過光耦隔 離電路4，如圖3所示，輸送給FPGA最小子系統(tǒng)6 ；光耦隔離電路4，利用光電耦合器輸入與 輸出的電氣隔離原理，通過光電耦合芯片HCPL-063L和HCPL-0630將激光陀螺、加速度計、 GPS和模擬電路與后端采集電路進行電氣隔離，減小各個部件間的相互干擾。溫度信號調(diào)理電路7包括九路激光陀螺溫度信號處理電路和三路加速度計溫度信號處理電路。激光陀螺內(nèi)部溫度傳感器為鉬電阻，利用鉬電阻的電阻值大小隨溫度變化 的原理，將其與精密電阻串聯(lián)分壓，然后將分壓信號輸送給運算放大器進行放大，放大后經(jīng) 過一級電壓跟隨器，輸送給A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8345E進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過光耦隔離電路 4，通過SPI通信方式發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)6。加速度計內(nèi)部溫度傳感器為AD590，利用 AD590的輸出電流大小隨溫度變化的原理，將其輸出電流用一個精密電阻進行電流變電壓， 然后將電壓信號輸送給運算放大器進行放大，放大后經(jīng)過一級電壓跟隨器，輸送給A/D轉(zhuǎn) 換芯片ADS8345E進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過光耦隔離電路4，通過SPI通信方式發(fā)送給FPGA 最小子系統(tǒng)6。FPGA最小子系統(tǒng)6中FPGA芯片XC3S1500，如圖5所示，通過硬件描述語言搭建 硬件電路系統(tǒng)，具體算法流程如圖7上半部分所示，將采集時鐘通過主頻25MHz分頻得到 2KHz-20KHz，通過FPGA高速、并行運行的特點，并行采集經(jīng)正交解碼電路5解碼的激光陀螺 脈沖和電平信號，經(jīng)光耦隔離電路4隔離的I/F轉(zhuǎn)換電路3輸出的加速度計脈沖信號，經(jīng)光 耦隔離電路4隔離的GPS秒脈沖信號和經(jīng)光耦隔離電路4隔離的溫度信號處理電路7輸出 的激光陀螺溫度信號和加速度計溫度信號；利用GPS秒脈沖重置采集時鐘的計數(shù)器，同步 數(shù)據(jù)采集時鐘，使采集時鐘與GPS時間對齊，修正因有源晶振頻偏帶來的數(shù)據(jù)采集及預(yù)處 理系統(tǒng)的時鐘漂移；并將采集到的激光陀螺數(shù)據(jù)、加速度計數(shù)據(jù)、激光陀螺溫度數(shù)據(jù)和加速 度計溫度數(shù)據(jù)暫存到緩沖區(qū)；FPGA芯片)(C3S1500通過16位并口總線實現(xiàn)與DSP的數(shù)據(jù)傳 輸。DSP最小子系統(tǒng)8中DSP芯片TMS320C671!3B，如圖6所示，通過EMIF地址線和數(shù) 據(jù)線對Flash存儲器和FPGA共用，提高DSP硬件利用率；DSP軟件算法，通過C語言與匯 編語言混合編程，提高DSP軟件算法執(zhí)行效率，具體流程如圖7下半部分所示，通過16位 并口總線EMIF對外部異步設(shè)備FPGA進行讀操作，從FPGA中讀取經(jīng)FPGA采集到的激光陀 螺數(shù)據(jù)、加速度計數(shù)據(jù)、激光陀螺溫度數(shù)據(jù)和加速度計溫度數(shù)據(jù)，并暫存到緩沖區(qū)。數(shù)據(jù)塊 讀取完成后，對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，預(yù)處理包括對三路激光陀螺數(shù)據(jù)及三路加速度計數(shù)據(jù)通 過數(shù)字低通濾波器進行低通數(shù)字濾波，將陀螺的機械抖動噪聲濾除，保留有效角速度信息 和線加速度信息，低通數(shù)據(jù)濾波器主要設(shè)計參數(shù)為通帶截止頻率為50Ηζ-100Ηζ，阻帶截 止頻率為200Hz-250Hz，通帶最大衰減為0. 001dB-3dB,阻帶最小衰減為60dB_80dB ；對系 統(tǒng)進行-40°C +60°C全溫溫度標(biāo)定，建立系統(tǒng)溫度模型，將模型置于DSP程序當(dāng)中作為查 找表，然后利用激光陀螺溫度數(shù)據(jù)和加速度計溫度數(shù)據(jù)分別對激光陀螺數(shù)據(jù)和加速度計數(shù) 據(jù)進行實時查找表式溫度補償；系統(tǒng)靜態(tài)情況下，在激光陀螺上下電時，分別測量加速度計 均值輸出，利用該方法測量激光陀螺機械抖動對加速度計輸出數(shù)據(jù)的影響，然后利用激光 陀螺振動信息對加速度計數(shù)據(jù)進行振動誤差補償；最后將經(jīng)過濾波和誤差補償?shù)募す馔?螺數(shù)據(jù)和加速度計數(shù)據(jù)進行加和平滑，從2KHz-20KHz數(shù)據(jù)加和得到200Hz數(shù)據(jù)，并暫存到 發(fā)送緩沖區(qū)，然后經(jīng)過RS-422串口發(fā)送電路9，采用RS-422異步串行通信模式，通過芯片 MAX3488，如圖4所示，將預(yù)處理結(jié)果傳送給導(dǎo)航計算機。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于包括FPGA數(shù)據(jù)采集模塊 (1)和DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊O) ；FPGA數(shù)據(jù)采集模塊(1)包括I/F轉(zhuǎn)換電路(3)、光耦隔離 電路G)、正交解碼電路(5)、FPGA最小子系統(tǒng)(6)和溫度信號調(diào)理電路(7) ；DSP數(shù)據(jù)預(yù)處 理模塊( 包括DSP最小子系統(tǒng)(8)和RS-422串口發(fā)送電路(9)；三路激光陀螺正交編碼 信號經(jīng)過光耦隔離電路(4)發(fā)送給正交解碼電路(5)，正交解碼電路(5)解碼完成后得到 激光陀螺解碼信號，發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)(6)；三路加速度計電流信號經(jīng)過I/F轉(zhuǎn)換電 路(3)轉(zhuǎn)換為加速度計脈沖，然后經(jīng)過光耦隔離電路(4)發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)(6) ；GPS 秒脈沖信號經(jīng)過光耦隔離電路(4)發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)(6)；激光陀螺溫度信號和加速 度計溫度信號經(jīng)過溫度信號處理電路(7)進行信號放大和A/D轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過光耦隔離電路 (4)通過SPI通信方式發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)(6) ；FPGA最小子系統(tǒng)(6)通過硬件描述語 言在FPGA中搭建硬件電路系統(tǒng)，實現(xiàn)激光陀螺數(shù)據(jù)和加速度計數(shù)據(jù)2KHz-20KHz的高頻采 樣，具體實現(xiàn)為通過采集脈沖方式采集GPS秒脈沖同步FPGA數(shù)據(jù)采集時鐘，通過采集脈沖 和電平的方式采集激光陀螺信號，通過采集脈沖的方式采集加速度計信號，通過SPI通信 方式采集激光陀螺溫度信號和加速度計溫度信號；DSP最小子系統(tǒng)(8)讀取FPGA最小子系 統(tǒng)(6)采集的三路激光陀螺信號、三路加速度計信號、激光陀螺溫度信號和加速度計溫度 信號，并進行預(yù)處理，預(yù)處理包括對三路激光陀螺數(shù)據(jù)及三路加速度計數(shù)據(jù)進行低通數(shù)字 濾波；利用激光陀螺溫度數(shù)據(jù)和加速度計溫度數(shù)據(jù)分別對激光陀螺數(shù)據(jù)和加速度計數(shù)據(jù)進 行查找表式溫度補償；利用激光陀螺數(shù)據(jù)對加速度計數(shù)據(jù)進行振動誤差補償；將經(jīng)過低通 濾波、溫度誤差補償和振動誤差補償?shù)募す馔勇輸?shù)據(jù)和加速度計數(shù)據(jù)進行加和平滑，最后 通過RS-422串口通信電路(9)將預(yù)處理結(jié)果發(fā)送給導(dǎo)航計算機；DSP最小子系統(tǒng)(8)通過 提高DSP硬件利用率和軟件算法執(zhí)行效率，實現(xiàn)系統(tǒng)小體積、低功耗和高運算性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于所 述的正交解碼電路( 采用HCTL-2020實現(xiàn)對激光陀螺正交編碼信號的硬件解碼，每路激 光陀螺信號解碼輸出為一路脈沖和一路電平信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于所 述的FPGA數(shù)據(jù)采集模塊(1)采用一片)(C3S1500作為處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于所 述的FPGA數(shù)據(jù)采集模塊(1)采集GPS秒脈沖，通過GPS秒脈沖脈沖沿重置數(shù)據(jù)采集時鐘計 數(shù)器的硬件實現(xiàn)方法，實現(xiàn)FPGA數(shù)據(jù)采集模塊的采集時鐘與GPS秒脈沖的時鐘同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于所 述的FPGA數(shù)據(jù)采集模塊(1)對激光陀螺和加速度計信號進行2KHz-20KHz高頻信號采樣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于所 述的DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊(2)采用一片帶有EMIF的TMS320C67i;3B浮點DSP芯片作為處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于所 述溫度信號調(diào)理電路(7)包括九路激光陀螺溫度信號處理電路和三路加速度計溫度信號 處理電路；激光陀螺內(nèi)部溫度傳感器為鉬電阻，利用鉬電阻的電阻值大小隨溫度變化的原 理，將其與精密電阻串聯(lián)分壓，然后將分壓信號輸送給運算放大器進行放大，放大后經(jīng)過一 級電壓跟隨器，輸送給A/D轉(zhuǎn)換芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過光耦隔離電路(4)，通過SPI通信方式發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)(6)；利用加速度計內(nèi)部溫度傳感器輸出電流大小隨溫度變 化的原理，將輸出電流用一個精密電阻進行電流變電壓，然后將電壓信號輸送給運算放大 器進行放大，放大后經(jīng)過一級電壓跟隨器，輸送給A/D轉(zhuǎn)換芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過光 耦隔離電路G)，通過SPI通信方式發(fā)送給FPGA最小子系統(tǒng)(6)。
全文摘要
一種激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)包括FPGA數(shù)據(jù)采集模塊和DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。FPGA數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)激光陀螺信號、加速度計信號和溫度信號采集，并利用GPS秒脈沖同步FPGA數(shù)據(jù)采集時鐘。DSP數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊讀取FPGA中激光陀螺數(shù)據(jù)、加速度計數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，并將預(yù)處理結(jié)果發(fā)送給導(dǎo)航計算機。本發(fā)明實現(xiàn)了FPGA+DSP架構(gòu)的高頻率、高精度激光陀螺POS數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理系統(tǒng)的集成設(shè)計，減小了系統(tǒng)功耗、體積和重量，使得系統(tǒng)性能大大提高。
文檔編號G01C21/18GK102109351SQ201010623908
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者劉百奇, 康泰鐘, 李建利, 鐘麥英, 閆東坤 申請人:北京航空航天大學(xué)