[发明专利]一种基于时间同步的火箭橇试验测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种火箭橇试验测量系统，尤其涉及一种基于时间同步的火箭橇试验测量系统，属于火箭橇试验技术领域。

背景技术

目前，国内主要利用惯性测量装置、外测差分GPS系统、外测遮光板组件和数据采集记录系统组成测量系统开展火箭橇试验的功能验证和误差模型考核。惯性测量装置主要测量自身元件所敏感的角速度和线加速度，其测量的精度由更高精度的差分GPS系统和遮光板光电组件进行考察，数据采集记录系统主要将惯性测量装置、外测差分GPS系统、外测遮光板组件的测量数据实时记录并保存下来。由于惯性测量装置、外测差分GPS系统和外测遮光板组件的数据都是单独产生并传输到记录数据采集系统中，数据之间没有时间关联。如果不进行处理而直接存储，将无法将外测差分GPS系统和外测遮光板组件的数据对应到惯性测量装置的数据上，也就无法进行后续数据处理，因此有必要将各部分数据进行时间同步处理。

在火箭橇试验中，惯性测量装置的输出为脉冲计数方式或串行通信方式，高精度差分GPS外测的输出采用串行通信方式，遮光板光电组件采用脉冲触发方式。对火箭橇试验数据的处理主要是通过人工找到大过载段数据，然后再进行数据对齐，一般数据采集时间可达几十分钟或数小时，而有用时间仅几十秒，工作量大，对准精度比较低，而随着火箭橇试验测量设备越来越多，时间同步问题越来越突出，对时间同步要求的精度也越来越高，因此需要对现有的测量系统进行改进以满足对火箭橇试验数据的时间同步处理。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于时间同步的火箭橇试验测量系统，该系统组成简单、时间同步精度高，解决了火箭橇试验测量数据的时间同步问题。

本发明的技术解决方案：一种基于时间同步的火箭橇试验测量系统，包括惯性测量装置、差分GPS系统、遮光板组件、数据采集系统和时间同步单元，时间同步单元由晶振和计数器组成，数据采集记录系统同时采集惯性测量装置、差分GPS系统和遮光板光电组件的测量数据，晶振产生频率大于1MHz的时钟信号，计数器对晶振产生的时钟信号进行计数作为数据采集记录系统的基准时间，数据采集系统根据基准时间对采集到的测量数据进行同步处理。

所述数据采集系统根据基准时间对测量数据进行同步处理的方法为：

(1)数据采集系统将基准时间的时刻值插入到惯性测量装置、差分GPS系统和遮光板光电组件的每桢测量数据中，使惯性测量装置、差分GPS系统和遮光板光电组件的每桢测量数据对准到基准时间上；

(2)对插入基准时间的惯性测量装置测量数据进行导航处理，得到惯性测量装置连续的速度和位置信息；

(3)设惯性测量装置的采样周期为△T＝T₂-T₁，差分GPS系统或遮光板光电组件的测量时刻为T₁，T₁介于T₁和T₂之间，利用离散化方程对惯性测量装置连续的位置信息进行离散化处理，得到惯性测量装置连续的位置信息在差分GPS系统或遮光板光电组件相应测量时刻上的离散值，其中S(T₁)和S(T₂)分别为T₁和T₂时刻惯性测量装置的位置信息，S(T_i)为T_i时刻惯性测量装置的位置信息；

(4)完成惯性测量装置测量数据与差分GPS系统、遮光板组件测量数据的时间同步。

本发明与现有技术相比的优点如下：

(1)本发明的系统组成简单，在原有测量系统中增加了时间同步单元，可以直接将时间同步信息加入到惯性测量装置、外测差分GPS系统和外测遮光板组件的测量数据中，由于计数器产生的计数值连续单调并且唯一，因此每一帧数据都含有时间同步的信息，比较惯性测量装置与外测差分GPS系统和外测遮光板组件之间输出数据的时间同步信息即可实现同步。

(2)本发明时间同步精度高，因为时间同步信息是直接从硬件地址中读取，速度快、效率高。同时，可以选用高精度的晶振作为频标基准，本发明中选用的晶振分频精度优于3ppm，对于火箭橇试验短时间的数据量来说，同步精度可以控制在1ms以内。本发明也可应用于解决惯性组合导航、制导与控制中不同设备的时间同步问题。

附图说明

图1为本发明的系统组成原理图；

图2为本发明时间同步单元的组成原理图；

图3为字节宽度为3时的计数器输出曲线图；

图4为在测量数据中增加基准时间的实现流程图；