[发明专利]一种激光陀螺POS数据采集及预处理系统

摘要

一种激光陀螺POS数据采集及预处理系统包括：FPGA数据采集模块和DSP数据预处理模块。FPGA数据采集模块实现激光陀螺信号、加速度计信号和温度信号采集，并利用GPS秒脉冲同步FPGA数据采集时钟。DSP数据预处理模块读取FPGA中激光陀螺数据、加速度计数据和温度数据，对数据进行预处理，并将预处理结果发送给导航计算机。本发明实现了FPGA+DSP架构的高频率、高精度激光陀螺POS数据采集及预处理系统的集成设计，减小了系统功耗、体积和重量，使得系统性能大大提高。

主权项

一种激光陀螺POS数据采集及预处理系统，其特征在于：包括FPGA数据采集模块(1)和DSP数据预处理模块(2)；FPGA数据采集模块(1)包括I/F转换电路(3)、光耦隔离电路(4)、正交解码电路(5)、FPGA最小子系统(6)和温度信号调理电路(7)；DSP数据预处理模块(2)包括DSP最小子系统(8)和RS‑422串口发送电路(9)；三路激光陀螺正交编码信号经过光耦隔离电路(4)发送给正交解码电路(5)，正交解码电路(5)解码完成后得到激光陀螺解码信号，发送给FPGA最小子系统(6)；三路加速度计电流信号经过I/F转换电路(3)转换为加速度计脉冲，然后经过光耦隔离电路(4)发送给FPGA最小子系统(6)；GPS秒脉冲信号经过光耦隔离电路(4)发送给FPGA最小子系统(6)；激光陀螺温度信号和加速度计温度信号经过温度信号处理电路(7)进行信号放大和A/D转换后，经过光耦隔离电路(4)通过SPI通信方式发送给FPGA最小子系统(6)；FPGA最小子系统(6)通过硬件描述语言在FPGA中搭建硬件电路系统，实现激光陀螺数据和加速度计数据2KHz‑20KHz的高频采样，具体实现为通过采集脉冲方式采集GPS秒脉冲同步FPGA数据采集时钟，通过采集脉冲和电平的方式采集激光陀螺信号，通过采集脉冲的方式采集加速度计信号，通过SPI通信方式采集激光陀螺温度信号和加速度计温度信号；DSP最小子系统(8)读取FPGA最小子系统(6)采集的三路激光陀螺信号、三路加速度计信号、激光陀螺温度信号和加速度计温度信号，并进行预处理，预处理包括对三路激光陀螺数据及三路加速度计数据进行低通数字滤波；利用激光陀螺温度数据和加速度计温度数据分别对激光陀螺数据和加速度计数据进行查找表式温度补偿；利用激光陀螺数据对加速度计数据进行振动误差补偿；将经过低通滤波、温度误差补偿和振动误差补偿的激光陀螺数据和加速度计数据进行加和平滑，最后通过RS‑422串口通信电路(9)将预处理结果发送给导航计算机；DSP最小子系统(8)通过提高DSP硬件利用率和软件算法执行效率，实现系统小体积、低功耗和高运算性能。