一种基于捷联惯导系统的双ＡＤ信号采集处理方法及电路技术方案

本发明专利技术公开了一种基于捷联惯导系统的双ＡＤ信号采集处理方法及电路。该方法是采集导弹的角运动参数和线运动参数，将采集的信号通过高精度ＡＤ转换器转换为角增量数字信号和速度增量数字信号，经误差补偿后，用于导弹的姿态解算；将采集的信号通过高速Ａ／Ｄ转换器转换为角速度数字信号和加速度数字信号，经误差补偿后，用于导弹的稳定控制。本发明专利技术既可以满足导弹运动姿态解算或导航对信号的高精度要求，又能够满足导弹姿态稳定和控制的快速性要求，信号信噪比高，不易受干扰；输出信号零位及比例系数调试容易，有利于批量生产；输出信号可以在捷联惯导内部实施有效补偿，可提高系统的测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据采集和处理技术，特别是一种基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法及电路。
技术介绍
对于应用于地空导弹武器系统的捷联惯导而言，一般要求输出两种信息一种是采样计算周期内导弹运动的角度增量和速度增量信息，另一种是导弹运动的瞬态角速度和瞬态加速度信息。增量信息对实时性要求不高，但要求测量精度要高，主要用于导弹运动姿态解算或导航；瞬态信息要求实时性好，而对精度要求则不太高，主要用于导弹姿态稳定和控制。以往的设计方案均是高精度AD转换(或V/F、 I/F)后由数字接口输出作为增量信号，而将陀螺回路和加速度计采样电阻上的信号通过滤波及放大处理后以电压模拟量形式输出作为瞬态信号。通过电压模拟量的形式传输瞬态信号，从目前来看，还存在以下几点不足 (1)电压模拟量通过弹上电缆网与其它设备连接，信号易受干扰，信噪比低； (2)输出信号零位及比例系数调试困难，对批量生产极为不利； (3)输出信号不能在捷联惯导内部实施有效补偿，测量精度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法及电路，既可以满足导弹运动姿态解算或导航对信号的高精度要求，又能够满足导弹姿态稳定和控制的快速性要求，信号信噪比高，不易受干扰；输出信号零位及比例系数调试容易，有利于批量生产；输出信号可以在捷联惯导内部实施有效补偿，可提高系统的测量精度。 本专利技术的技术方案一种基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法，该方法是采集导弹的角运动参数和线运动参数，将采集的信号通过高精度AD转换器转换为角增量数字信号和速度增量数字信号，经误差补偿后，用于导弹的姿态解算；将采集的信号通过高速A/D转换器转换为角速度数字信号和加速度数字信号，经误差补偿后，用于导弹的稳定控制。 上述的基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法中，所述角运动参数包括X、Y、Z三个坐标上的三个角速率模拟量cox、 coy、 coz ;所述线运动参数包括X、 Y、 Z三个坐标上的三个加速度模拟量Ax、Ay、Az ;6个模拟量信号分6个信道独立采集。 前述的基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法中，所述三个角速率模拟量"x、 "y、 "z和三个加速度模拟量Ax、 Ay、Az分别通过两个差分电路采集后，送入两个高精度AD转换器转换为角增量数字信号和速度增量数字信号；依次经串/并移位寄存器和FIFO缓存器送入数字信号处理器和锁存器及总线驱动电路。 前述的基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法中，所述三个角速率模拟量"x、 " y、 " z和三个加速度模拟量"x、 " y、 " z经过一个高速A/D转换器转换为角速度数字信号和加速度数字信号，经数字信号处理器的SSP接口送入数字信号处理器。 前述的基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法中，所述误差补偿是用标定好的系数依次通过数据上传接口和总线驱动器送入数字信号处理器，数字信号处理器根据标定好的系数对采集到的数据进行误差补偿运算。 按照前述的基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法所构建的基于捷联惯导 系统的双AD信号采集处理电路，电路的构成包括两个差分电路；两个差分电路的信号输出 端分别与两个高精度AD转换器的信号输入端连接；两个高精度AD转换器的输出信号端同 时与串/并移位寄存器的信号输入端连接，串/并移位寄存器的信号输出端与FIFO缓存器 的信号输入端连接，FIFO缓存器的信号输出端分别与数字信号处理器和锁存器及总线驱动 电路的信号输入端连接；该电路还包括高速A/D转换器；高速A/D转换器的信号输出端与 数字信号处理器的信号输入端连接；数字信号处理器的输出信号端经FIFO缓存器与并/串 移位寄存器的信号输入端连接；并/串移位寄存器与遥测装置接口之间有双向信号连接； 锁存器及总线驱动电路的一组输出信号端与弹载计算机接口连接；数字信号处理器经总线 驱动器与数据上传接口有双向信号连接；数字信号处理器的输出信号端与可编程控制逻辑 电路的输入信号端连接；在差分电路之前有温度采集电路。 上述的基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理电路中，还设有电压参考电路，为 整个电路提供基准电压。 前述的基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理电路中，所述差分电路的输入端 与三个角速率模拟量"x、 "y、 "z连接；所述差分电路的输入端与三个加速度模拟量Ax、 Ay、 Az连接；所述高速A/D转换器的输入端与三个角速率模拟量"x、 " y、 " z和三个加速 度模拟量Ax、Ay、Az连接；所述可编程控制逻辑电路输出一组控制信号。 前述的基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理电路中，所述两个差分电路的型 号均为0PA4227 ;所述两个高精度AD转换器均为22位E -A型AD转换器，型号为AD7716 ; 所述高速A/D转换器为8路14位AD转换器，型号为TLC3578 ;电路中两个串/并移位寄存 器和并/串移位寄存器的型号分别为HCT164和HCT166 ;电路中两个FIFO缓存器的型号 均为IDT7201 ;所述数字信号处理器的型号为TMS320F206 ;所述锁存器及总线驱动器，其中 锁存器的型号为HCT573，总线驱动器的型号为HCT244 ;所述可编程控制逻辑电路的型号为 GAL20V8 ;所述总线驱动器型号为HCT244 ;电压参考电路型号为SG431，前端温度采集电路 为带温敏电阻的桥式电路 与现有技术相比，由于本专利技术将运行导弹轨迹在三维坐标上的三个角速率模拟量 "x、 " y、 " z和三个加速度模拟量Ax、Ay、Az分6个信道独立采集，有利于提高实时数据采 集精度和速度。本专利技术将模拟信号通过两种不同的AD转换器，转换成数字信号进行处理， 可针对导弹运动姿态解算或导航和导弹稳定控制的不同要求分别处理，既能保证增量输出 精度，又能够达到瞬态信息输出的实时性要求，同时实现捷联惯导的全数字输出，简化接口 电路设计的复杂程度。本专利技术所选用的型号为AD7716的22位E-A型高精度AD转换器， 不但具有较高的精度，还能够体现累加效应。对导弹的姿态解算更为有利。由于采用数字 处理技术，电路的可靠性好，性能高，体现了数字电路的灵活性和体积小的优点。应用于到 捷联惯导系统中，可以克服现有技术存在的以下不足(l)电压模拟量通过弹上电缆网与 其它设备连接，信号易受干扰，信噪比低；(2)输出信号零位及比例系数调试困难，对批量生产极为不利；(3)输出信号不能在捷联惯导内部实施有效补偿，测量精度较低。可很好的 满足捷联惯导系统的要求。附图说明 图1是本专利技术的结构示意图； 图2是本专利技术的工作原理流程图。 附图中的标记为l-差分电路，2-差分电路，3-高精度AD转换器，4-高精度AD转 换器，5-串/并移位寄存器，6-FIF0缓存器，7-数字信号处理器，8-锁存器及总线驱动电 路，9-高速A/D转换器，10-FIF0缓存器，11-并/串移位寄存器，12-遥测装置接口 ， 13-弹 载计算机接口， 14-数据上传接口， 15-可编程控制逻辑电路，16-温度采集电路，17-电压参 考电路，IS-总线驱动器。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术的一种基于捷联惯导系统的双AD信号采集处理方法及电路作进一步的详细说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于捷联惯导系统的双ＡＤ信号采集处理方法，其特征在于：该方法是采集导弹的角运动参数和线运动参数，将采集的信号通过高精度ＡＤ转换器转换为角增量数字信号和速度增量数字信号，经误差补偿后，用于导弹的姿态解算；将采集的信号通过高速Ａ／Ｄ转换器转换为角速度数字信号和加速度数字信号，经误差补偿后，用于导弹的稳定控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：茹毅，郭俊超，谢雪峰，
申请(专利权)人：国营三四○五厂，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]