一种基于统一接口的通用型惯组数据处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于统一接口的通用型惯组数据处理系统，其特征在于，该数据处理系统包括脉冲采集电路、通讯接口电路、主控芯片组、数据处理单元以及电源板，其中脉冲采集电路用于采集惯组正负通道脉冲输出；通讯接口电路实现惯组以总线通讯方式输出的惯组数据采集；铂电阻温度测量电路测量计算惯组精度时所需的补偿参数，主控芯片组为主、从处理器，通过主控芯片组扩展多种类型的通讯接口，在软件中进行协议转换；数据处理单元接收主控芯片组传输的数据实现并进行处理。按照本发明专利技术实现的通用型惯组数据采集系统，集成多种惯组测试接口，将多接口惯组数据统一为以太网输出，兼容多种通讯协议，满足多类型惯组测试需求。

A universal data processing system for inertial group based on unified interface

The invention discloses an IMU data processing system based on universal unified interface, which is characterized in that the data processing system includes a pulse acquisition circuit, communication interface circuit, the main control chip group, a data processing unit and the power supply board, wherein the pulse acquisition circuit for collecting used groups of positive and negative pulse output channel; the communication interface circuit in order to realize the IMU output bus communication IMU data acquisition; measurement of platinum resistance temperature measurement circuit calculates compensation parameters required for IMU precision, the main control chip group, mainly from the processor, controlling the chip set of extended communication interface types, protocol conversion in software; data processing unit receives the main control chip group to achieve transmission and processing. IMU data acquisition system according to the invention to achieve universal, integrated a variety of IMU test interface, the interface used for Ethernet data output, compatible with a variety of communication protocols, meet the test requirements of multiple types of imu.

【技术实现步骤摘要】
一种基于统一接口的通用型惯组数据处理系统
本专利技术属于惯组测试设备领域，更具体地，涉及一种基于统一接口的通用型惯组数据处理系统，适用于直接脉冲输出、通用同步输出、异步串口输出、CAN总线输出、1553B总线输出等大部分惯组的数据采集及处理。
技术介绍
惯测组合(以下简称“惯组”)是导弹控制系统的核心部件，惯组上弹后用螺钉紧固在导弹的仪器舱中，直接敏感弹体的飞行姿态和运行速度，因此惯组的精度和稳定度直接影响到导弹的飞行精度。惯组测试仪是惯组测试系统的重要组成部分。测试仪的作用是接收惯组数据，对惯组数据进行解算并计算惯组精度参数，所以地面测试参数的准确性和稳定性是影响惯组最终制导精度的关键。由于型号繁多，公司生产的惯组数据输出形式呈现出多样化发展趋势，而现有的惯组测试设备还依赖一种基于ISA总线的测试设备，该测试设备通过将测试板卡插于工控机ISA总线卡槽中，来完成十二路脉冲信号的测试和数据计算。但该设备有以下缺陷：(1)该测试设备于90年代研制，只能完成脉冲信号输出的惯组数据采集，而对于其他形式输出的惯组数据需要转接板卡将数据转换成脉冲信号进行采集；(2)无法实现惯组加表及陀螺的温度数据采集；(3)无法实现对惯组供电系统的监测；(4)采集软件只能运行于WIN98操作系统下，无法升级；(5)体积大，非便携式机箱。原测试设备的以上缺陷，导致公司惯组测试需不断新制转接板卡，成本高，且利用率差，转换后精度下降，影响测试精度。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于统一接口的惯组数据处理系统，通过将数据处理单元、测控单元、供电电源及供电监控单元一起集成在一体化机箱中，由此解决脉冲测试设备通用性差、功能不全、携带不便的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于统一接口的通用型惯组数据处理系统，其特征在于，该数据处理系统包括脉冲采集电路、通讯接口电路、主控芯片组、数据处理单元，其中所述脉冲采集电路，经过信号处理电路对脉冲信号进行预处理传输于所述CPLD电路进行惯组多路加速度计和多路陀螺仪的正负通道脉冲计数；所述通讯接口电路实现与所述主控芯片组之间以总线形式输入输出惯组数据；所述铂电阻温度采集电路通过测量所述惯组多路加速度计和多路陀螺仪以及惯组本体的温度以计算惯组精度时所需的补偿参数。所述主控芯片组为主、从处理器，集成多种测试接口，实现所述多个类型惯组数据的接口、多种通讯协议的统一；所述数据处理单元接收所述主控芯片组传输的数据实现并进行处理；其中，所述主、从处理器之间采用SPI通信传递惯组数据，采用异步串口UART传递控制命令及状态信息，双核之间的任务同步采用外部中断进行控制，以实现多类型数据采集处理之间的协调。进一步地，所述主处理器与所述数据处理单元通信，完成接口统一控制、协议统一控制、电源控制、电源监控以及多接口数据采集之间的任务调度；所述从处理器完成多类型惯组数据采集接口的扩展和多接口的惯组数据采集。进一步地，所述多类型惯组数据采集的协调为：主控芯片组的从处理器完成所述多类型惯组数据采集，主处理器将惯组数据根据预定的格式填充到传输协议格式各个字段上，实现通讯协议的格式化转换，后传输至所述数据处理单元，所述数据处理单元将所采集到的惯组数据按消息格式进行解析、计算、处理惯组数据。进一步地，所述主、从处理器分别为STM32系列芯片。进一步地，其中所述STM32芯片上实现以太网接口采用STM32的FMSC总线扩展外部以太网总线控制器。进一步地，每路所述铂电阻温度测量电路包括串联的恒压源三线法桥电路、信号调理电路及AD转换电路。进一步地，所述铂电阻温度采集电路采用恒压源三线法测量方法。进一步地，所述信号处理电路包括串联的分压电路、施密特触发器及电平转换器。进一步地，所述数据处理系统还包括电源监测电路，采用串联的固态继电器和隔离放大器，实现多路不共地惯组二次电源的电压采集监控。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)首次集成多种惯组测试接口，将多接口惯组数据统一为以太网输出，兼容多种通讯协议，一套本数据采集系统可满足公司绝大部分惯组测试需求；(2)采用可编程逻辑器件完成脉冲数据采集功能，相比原脉冲采集系统采样范围、采样精度提升了10倍以上，兼具采样时间可配、正负通道数据采集保存的功能；(3)采用双核控制测试系统，双核之间分工、协作，具有任务明确、执行效率高的特点，集成USB2.0和10M/100M自适应以太网，具备大数据批量传输能力，同时具备使用以太网在线升级STM32程序的功能；(4)集成9路铂电阻温度采集电路，采用恒压源三线法测量电路对惯组内部铂电阻进行温度采集，采集精度优于0.1℃，远高于技术指标要求；(5)集成惯组供电电源、消耗电流监控电路，首次实现了电压、电流同时监控，实现了惯组产品的安全供电；(6)首次在测试设备上使用数据库存储技术，相比普通文件存储，数据库读写速度更快，安全性更高，存储容量更大，利用数据库首次实现了测试数据按最小采样周期(10ms或每帧)顺序存储，数据异常时，可定位异常数据发生的时刻，实现了异常数据的可追踪性，而员脉冲采集设备只能在后台记录单秒数据；(7)采用便携式集成一体化设计，集成自动配断电及电源监控系统、1553B总线耦合器及数据处理与数据采集，大大减小设备成本与体积。附图说明图1是按照本专利技术实现的通用型惯组数据采集系统整体结构框架示意图；图2是按照本专利技术实现的数据采集系统中的信号调理电路的模块组组成结构示意图；图3是按照本专利技术实现的铂电阻温度测量电路的系统组成连接示意图；图4是按照本专利技术实现的铂电阻温度测量电路的具体组成结构示意图；图5是按照本专利技术实现的双核电路的控制关系示意图；图6是是按照本专利技术实现的通用型惯组数据采集系统中的STM32双核控制电路工作流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术采取的方案为：一种基于统一接口的惯组通用数据采集系统。核心电路采用双核STM32控制电路，外设接口电路包括脉冲采集电路、同步串行通信接口电路、1553B总线通信接口电路、铂电阻温度测量电路、RS422总线通信接口电路、CAN总线通信接口电路、CPLD电路、高速USB串行总线通信接口电路、Ethernet以太网通讯控制电路、惯组供电及监测电路、电压检测电路、数据处理单元。双核STM32控制电路实现多种数据接口、多种通讯协议向单接口、单协议的统一。两片STM32分为主(Master)、从(Slave)处理器，分别实现不同的功能，主处理器主要完成接口统一、协议统一、系统电源控制、电源监控以及多接口数据采集之间的任务调度；从处理器主要完成惯组数据采集接口的扩展，使之能够适应多接口的数据采集任务。主、从处理器之间采用SPI通信传递惯组数据，采用UART传递控制命令及状态信息，双核之间的任务同步采用4路外部中断Ext[3∶0]进行控制，实现各数据采集任务之间的协调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于统一接口的通用型惯组数据处理系统，其特征在于，该数据处理系统包括脉冲采集电路(1)、通讯接口电路(2、3、5、6)、主控芯片组(8)、数据处理单元(12)，其中所述脉冲采集电路(1)，经过信号处理电路对脉冲信号进行预处理传输于所述CPLD电路(7)进行惯组多路加速度计和多路陀螺仪的正负通道脉冲计数；所述通讯接口电路(2、3、5、6)实现与所述主控芯片组(8)之间以总线形式输入输出惯组数据；所述铂电阻温度采集电路(4)通过测量所述惯组多路加速度计和多路陀螺仪以及惯组本体的温度以计算惯组精度时所需的补偿参数。所述主控芯片组(8)为主、从处理器，集成多种测试接口，实现所述多个类型惯组数据的接口、多种通讯协议的统一；所述数据处理单元(12)接收所述主控芯片组(8)传输的数据实现并进行处理；其中，所述主、从处理器之间采用SPI通信传递惯组数据，采用异步串口UART传递控制命令及状态信息，双核之间的任务同步采用外部中断进行控制，以实现多类型数据采集处理之间的协调。

【技术特征摘要】
1.一种基于统一接口的通用型惯组数据处理系统，其特征在于，该数据处理系统包括脉冲采集电路(1)、通讯接口电路(2、3、5、6)、主控芯片组(8)、数据处理单元(12)，其中所述脉冲采集电路(1)，经过信号处理电路对脉冲信号进行预处理传输于所述CPLD电路(7)进行惯组多路加速度计和多路陀螺仪的正负通道脉冲计数；所述通讯接口电路(2、3、5、6)实现与所述主控芯片组(8)之间以总线形式输入输出惯组数据；所述铂电阻温度采集电路(4)通过测量所述惯组多路加速度计和多路陀螺仪以及惯组本体的温度以计算惯组精度时所需的补偿参数。所述主控芯片组(8)为主、从处理器，集成多种测试接口，实现所述多个类型惯组数据的接口、多种通讯协议的统一；所述数据处理单元(12)接收所述主控芯片组(8)传输的数据实现并进行处理；其中，所述主、从处理器之间采用SPI通信传递惯组数据，采用异步串口UART传递控制命令及状态信息，双核之间的任务同步采用外部中断进行控制，以实现多类型数据采集处理之间的协调。2.如权利要求1所述的基于统一接口的通用型惯组数据处理系统，其特征在于，所述主处理器与所述数据处理单元(12)通信，完成接口统一控制、协议统一控制、电源控制、电源监控以及多接口数据采集之间的任务调度；所述从处理器完成多类型惯组数据采集接口的扩展和多接口的惯组数据采集。3.如权利要求1或2所述的基于统一接口的通用型惯组数据处...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江龙，邹力，邓世恒，刘文军，李正睿，张梦竹，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42