一種微慣性測量單元的信號處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微慣性測量單元的信號處理裝置及方法，屬于慣性測量器件信號
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前需要使用慣性測量單元的設(shè)備中一般使用激光IMU，存在成本高、體積大、質(zhì) 量重等問題。MEMS慣性測量單元較傳統(tǒng)IMU具備多種優(yōu)點，將MEMS慣性測量單元應(yīng)用于精 確制導武器具有良好的應(yīng)用前景，便于安裝、維修和更換，同時可有效減小導彈尺寸、重量、 價格和功耗。但由于數(shù)據(jù)協(xié)議與電氣接口等問題不一致，無法直接應(yīng)用，無法驗證MEMS慣 性測量單元在設(shè)備中的可用性。
[0003] 目前普遍采用的方法有兩種：一是直接更改設(shè)備內(nèi)部計算機，處理MEMS慣性測量 單元輸出信號，但此種方法可能引起其他功能模塊受到影響，從而存在導致設(shè)備故障的風 險；二是根據(jù)設(shè)備處理的激光陀螺儀信號格式定制MEMS慣性測量單元，但此種方法成本較 高，一旦定制MEMS慣性測量單元性能指標不能滿足設(shè)備的指標體系，定制MEMS慣性測量單 元將無法應(yīng)用，造成巨大浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種微慣性測量單元的信號處理裝置及方法，以解決現(xiàn)有 MEMS慣性測量單元的接口形式與數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與現(xiàn)有模擬設(shè)備不一致，導致無法直接應(yīng)用 的問題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 一種微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，該信號處理裝置包括標準信 號接收單元、信號處理與轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)發(fā)送單元，所述標準信號接收單元的輸入端用于 連接微慣性測量單元的輸出端，用于接收微慣性測量單元的輸出信號，并根據(jù)MMU通信協(xié) 議對其進行解析以得到加速度和角速度值，所述信號處理與轉(zhuǎn)換單元的輸入端與標準信號 接收單元的輸出端連接，用于將解析出的加速度和角速度值按照增量當量和刷新時間轉(zhuǎn)換 成各個通道的脈沖數(shù)，所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元用于同步信號的周期中根據(jù)各個通道的脈沖計數(shù) 輸出相應(yīng)的脈沖，使微慣性測量單元的信號輸出格式與模擬設(shè)備兼容。
[0007] 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，所述標 準信號接收單元進行信號接收的過程如下：
[0008] a.根據(jù)MMU通信協(xié)議對數(shù)據(jù)幀頭進行檢測，判斷是否為EB90,若不是則直接丟 棄；
[0009] b.若檢測到的數(shù)據(jù)幀頭是EB90,對接收下來的28個字節(jié)數(shù)據(jù)進行接收、存儲以及 計算它們的累加和；
[0010] C.接收最后一個字節(jié)數(shù)據(jù)，并將其與步驟b中計算的累加和進行比較，若相等，則 說明該幀數(shù)據(jù)接收完畢，若不等，則說明該幀數(shù)據(jù)出現(xiàn)有誤碼，并丟棄該幀數(shù)據(jù)。
[0011] 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，所述標 準信號接收單元在接收完一幀數(shù)據(jù)后，還需對完整的幀數(shù)據(jù)進行校驗，包括頭文件的校驗、 數(shù)據(jù)量的校驗、數(shù)據(jù)ID的校驗、幀循環(huán)計數(shù)的校驗和校驗位的校驗，只有通過上述校驗后， 數(shù)據(jù)才被認為是正確接收。
[0012] 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，所述信 號處理與轉(zhuǎn)換單元在脈沖轉(zhuǎn)換過程中將MMU輸出的每個通道數(shù)據(jù)的高八位和低十二位舍 去，取中間的十二位作為有效數(shù)據(jù)計算。
[0013] 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微慣性測量單元的信號處理裝置，其特征在于，所述信 號處理裝置還包括系統(tǒng)自檢單元，該系統(tǒng)自檢單元用于在標準信號接收單元接收數(shù)據(jù)之前 對微慣性測量單元進行自檢。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種微慣性測量單元的信號處理方法，該信號處理方法包括以下 步驟：
[0015] 1)接收微慣性測量單元的輸出信號，根據(jù)MMU通信協(xié)議對其進行解析，得到加速 度和角速度值；
[0016] 2)將解析出的加速度和角速度值按照增量當量和刷新時間轉(zhuǎn)換成各個通道的脈 沖數(shù)；
[0017] 3)在同步信號的周期中根據(jù)各個通道的脈沖計數(shù)輸出相應(yīng)的脈沖，使微慣性測量 單兀的信號輸出格式與模擬設(shè)備兼容。
[0018] 所述步驟1)中數(shù)據(jù)接收解析過程如下：
[0019] a.根據(jù)MMU通信協(xié)議對數(shù)據(jù)幀頭進行檢測，判斷是否為EB90,若不是則直接丟 棄；
[0020] b.若檢測到的數(shù)據(jù)幀頭是EB90,對接收下來的28個字節(jié)數(shù)據(jù)進行接收、存儲以及 計算它們的累加和；
[0021] C.接收最后一個字節(jié)數(shù)據(jù)，并將其與步驟b中計算的累加和進行比較，若相等，則 說明該幀數(shù)據(jù)接收完畢，若不等，則說明該幀數(shù)據(jù)出現(xiàn)有誤碼，并丟棄該幀數(shù)據(jù)。
[0022] 所述步驟2)在脈沖轉(zhuǎn)換過程中將MMU輸出的每個通道數(shù)據(jù)的高八位和低十二位 舍去，取中間的十二位作為有效數(shù)據(jù)計算。
[0023] 所述步驟c中接收完一幀數(shù)據(jù)后，還需對完整的幀數(shù)據(jù)進行校驗，包括頭文件的 校驗、數(shù)據(jù)量的校驗、數(shù)據(jù)ID的校驗、幀循環(huán)計數(shù)的校驗和校驗位的校驗，只有通過上述校 驗后，數(shù)據(jù)才被認為是正確接收。
[0024] 所述信號處理方法還包括系統(tǒng)自檢過程，該自檢過程通過向RS-422接口發(fā)送 MEMS慣性測量單元自檢命令實現(xiàn)。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明接收微慣性測量單元的輸出信號，根據(jù)MMU通信協(xié) 議對其進行解析，得到加速度和角速度值；然后將解析出的加速度和角速度值按照增量當 量和刷新時間轉(zhuǎn)換成各個通道的脈沖數(shù)；最后在同步信號的周期中根據(jù)各個通道的脈沖計 數(shù)輸出相應(yīng)的脈沖，使微慣性測量單元的信號輸出格式與模擬設(shè)備兼容。本發(fā)明從電氣接 口和協(xié)議標準兩個方面對微慣性測量單元的輸出信號進行了轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換過程不需在設(shè)備 內(nèi)進行任何修改，可直接將MEMS慣性測量單元應(yīng)用于現(xiàn)有模擬設(shè)備上，且簡單易行。
【附圖說明】
[0026] 圖1是MEMS微慣性測量單元信號處理裝置的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2是MEMS微慣性測量單元信號數(shù)據(jù)處理流程圖；
[0028] 圖3是MEMS微慣性測量單元信號數(shù)據(jù)接收處理模塊細化流程圖；
[0029] 圖4是MEMS微慣性測量單元信號數(shù)據(jù)校驗處理模塊細化流程圖；
[0030] 圖5是MEMS微慣性測量單元信號數(shù)據(jù)按要求格式預備模塊細化流程圖；
[0031] 圖6是MEMS微慣性測量單元信號數(shù)據(jù)發(fā)送模塊細化流程圖；
[0032] 圖7是MEMS微慣性測量單元信號數(shù)據(jù)處理輸出流程圖；
[0033] 圖8是MEMS微慣性測量單元信號轉(zhuǎn)換工作流程示意圖；
[0034] 圖9是MEMS微慣性測量單元信號轉(zhuǎn)換自檢流程示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0036] 本發(fā)明的一種微慣性測量單元信號處理裝置的實施例
[0037] 該信號處理裝置包括標準信號接收單元和信號處理與轉(zhuǎn)換單元，標準信號接收單 元的輸入端用于連接微慣性測量單元的輸出端，用于接收微慣性測量單元的輸出信號，并 根據(jù)MMU通信協(xié)議對其進行解析以得到加速度和角速度值，信號處理與轉(zhuǎn)換單元的輸入 端與標準信號接收單元的輸出端連接，用于將解析出的加速度和角速度值按照增量當量和 刷新時間轉(zhuǎn)換成各個通道的脈沖數(shù)。
[0038] 具體的流程為：MMU陀螺以31字節(jié)的幀格式發(fā)送數(shù)據(jù)，標準信號接收單元首先識 別幀頭數(shù)據(jù)，然后接收完一整幀數(shù)據(jù)，接收完畢通知下一環(huán)節(jié)對幀數(shù)據(jù)進行校驗，校驗