捷联系统中陀螺仪数据采集器的设计.pdf

第 卷第 期 ２９ ４ 东 南 大 学 学 报 Ｖｏｌ２９Ｎｏ４ 年 月 １９９９ ７ ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｊｕｌｙ１９９９  捷联系统中陀螺仪数据采集器的设计 钱卫忠 万德钧 李成嘉 （东南大学仪器科学与工程系，南京 ） （国营 厂，重庆 ） ２１００９６ ４５３ ４０００２１ 摘 要 针对捷联惯性系统中陀螺仪的动态测量范围很宽的要求，设计了一种高精 度、宽量程的数据采集器，该系统由采集板、多功能板和通讯监听、纠错单元三部分组 成，采用双口ＲＡＭ实现现场数据采集与远程导航计算机的高速通讯，可靠性好，解决 了捷联惯性系统中数据采集传输与姿态运算的时间冲突问题． 关键词 采集器；实时性；通讯监听；纠错 分类号 Ｕ６６６１２３ 陀螺仪是捷联惯性系统中最重要的测量元件，用以敏感载体的角速率并随载体一起运动， 其输出信号的动态范围接近 为了能获得高分辨率的陀螺数据，要求采集器的动态范围 １４０ｄＢ． 必须大于１４０ｄＢ，畸变小于百万分之一，这就对采集器中的模拟 数字转换器提出了很高的要 求 平台惯性系统中的电荷平衡式电压 频率（ ）转换电路具有抗干扰力强、接口简单等优 ． Ｖ Ｆ 点，但是应用于捷联惯性系统时受其自身转换速度的限制和捷联航姿系统实时性的要求，在动 态范围和测量分辨率上远不能满足陀螺仪的要求 为此本文提出了在捷联惯性系统中用 ． Ａ?Ｄ 形式的量化电子线路来采集陀螺仪力矩器的输出信号，设计了一种高速、高精度、大量程的数 据采集器，整个系统由陀螺仪力反馈采集板、多功能板和通讯监听纠错单元组成． １ 数据采集器的硬件设计 １．１ 总体结构 捷联航姿系统中陀螺仪及其驱动电路 模拟力反馈回路通常安装在惯性组件箱内，而导 航计算机则放在控制柜中，远离惯性组件箱 为了有效地拾取陀螺仪的输出信号，减少各种干 ． 扰和电磁耦合，将采集板安放在惯性组件箱内，靠近陀螺仪 这样采集板必须将采集到的陀螺 ． 数据远距离传输给导航计算机进行姿态更新和导航计算 采集系统设计时为减少导航计算机 ． 的负担增加了一块多功能板，负责陀螺数据的接收，把导航计算机从频繁费时的数据通讯中解 放出来 多功能板与采集板之间的高速通讯采用单片机与单片机通讯，导航计算机从多功能板 ． 上的双口 中读取陀螺数据 图 为整个采集器的原理设计框图 ＲＡＭ ． １ ． 整个数据采集器的工作由捷联航姿系统中控制中心发出的１０ｍｓ时钟同步，即要求采集 器在 内完成 个陀螺仪四路力反馈信号的数据采集、传输发送及通讯监听、纠错等一系 １０ｍｓ ２ 列功能，具有很强的实时性 导航计算机的姿态运算也必须在 内完成，然后把计算结果传 ． １０ｍｓ 给控制中心． 收稿日期： 第一作者：男， 年生，博士 １９９８－１１－１６．