CN101832781A - 光纤陀螺无线网络采集系统及其采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的光纤陀螺无线网络采集系统包括上位机，无线路由器及与之以无线方式传输数据的多个发送模块，每个发送模块包括微处理器、连接有天线的Wi-Fi芯片、供电模块和串口。该系统实现了对陀螺数据的无线采集，数据比较和误码重传机制，保证了数据可靠传输，从而解决了在有线采集中通过滑环传输数据所带来的干扰和误码问题，能满足复杂电磁环境下数据的稳定可靠传输，降低了误码率，减少了系统的连线，提高了效率。本系统上位机端可接入局域网，实现光纤陀螺网络的远程控制。

Description

光纤陀螺无线网络采集系统及其采集方法

技术领域

本发明涉及光纤陀螺无线网络采集系统及其采集方法，属于光纤陀螺测试领域。

背景技术

光纤陀螺是一种角速度传感器，具有精度高，响应速度快，与重力加速度无关等特性，在航空、航海、国防工业中有广泛的应用。它与通常使用的机械陀螺相比，具有体积小，重量轻，无机械传动部分等优势。

一个光纤陀螺在出厂前，需要对它的性能进行多方面的采集，在标定过程中，还需要与转台相结合，在转台旋转的同时采集到陀螺的数据。传统的采集方法是在转台上采用多个滑环来完成供电和传输数据。但转台与滑环摩擦时会产生严重的电磁干扰，数据传输容易产生误码，这给光纤陀螺的采集带来不便。当待测设备处于温箱中时，转台不易拉出导线。长期采集后转台不够稳定，需要人工维护，这些都制约了采集的进程。采用蓝牙等技术实现的无线采集方式速率较低，虽然能够满足一些光纤陀螺的数据传输要求，但往往出现误码率不满足要求，如果进行进一步的数据校验处理和出错时的数据重传，必须要求无线速率远高于陀螺的速率要求。同样的，这种采集方式可靠性不高，无法满足恶劣天气或者复杂电磁环境下数据的可靠传输。关于效率问题，传统的无线采集方法往往仅支持端对端的单点采集，不利于多台待测设备的统一管理，采集过程比较耗时，导致效率较低，不利于光纤陀螺大规模生产和采集。

发明内容

本发明的目的是提出一种高精度、高可靠性的光纤陀螺无线网络采集系统及其采集方法。

本发明的光纤陀螺无线网络采集系统包括：上位机，无线路由器以及与无线路由器之间采用无线方式传输数据的N个发送模块，无线路由器通过网线连接到上位机的网口，每个发送模块又包括微处理器、连接有天线的Wi-Fi芯片、供电模块和串口，微处理器通过422差动总线接口与被测光纤陀螺的输出端相连，微处理器通过SDIO接口与Wi-Fi芯片相连，串口与微处理器的UART端相连；发送模块数目N由下式确定：

V＝M*P

N＝S/(V*K)

式中，M为加表每秒传输点数，P为每点比特数，K为每点采集次数，V为陀螺传输速率，S为网络速率。

本发明的光纤陀螺无线网络采集系统的采集方法，步骤如下：

1)设置每个发送模块的IP地址，并与无线路由器之间建立无线网络连接；

2)由上位机向所有发送模块广播数据标识，各发送模块根据接收到的数据标识返回给上位机特定信息，所说的特定信息包括发送模块IP地址、端口号，陀螺开机信息、数据类型、通讯格式、开机时间、编号和位置；

3)上位机根据发送模块返回的特定信息，给发送模块设置端口号，给连接到此发送模块上的光线陀螺设置开机信息、通讯格式、开机时间；

4)上位机与需要采集的光线陀螺数据的发送模块建立基于TCP/IP的连接，对该发送模块的每一帧数据至少采集4次，丢掉第一次和最后一次的数据帧，比较剩余数据帧，若剩余的数据帧相同则存储并返回发送模块接收正确标识，发送模块发送下一数据帧；若剩余的数据帧不相同则返回发送模块接收错误标识，发送模块重新发送数据帧。

本发明的有益效果在于：

本发明解决了光纤陀螺在有线采集中通过滑环供电和传输数据所带来的干扰和误码问题，提高了测试的稳定性，降低了数据传输的误码率，减少了测试系统的连线。

通过组建无线局域网，多台光纤陀螺可同时进行管理，可监测所有组网光纤陀螺采集状态，提高了采集效率。本系统上位机端可接入局域网，实现光纤陀螺网络的远程控制。通过将上位机与光纤陀螺建立一对一的连接，为陀螺数据提供了高速，可靠的无线数据传输，误码率不高于10^-7。

附图说明

图1为光纤陀螺无线网络采集系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的作进一步阐述。

参照图1，本发明的光纤陀螺无线网络采集系统包括：上位机1，无线路由器2以及与无线路由器2之间采用无线方式传输数据的N个发送模块3，无线路由器2通过网线连接到上位机1的网口，每个发送模块3又包括微处理器(MCU)5、连接有天线的Wi-Fi芯片6、供电模块7和串口8，微处理器通过422差动总线接口与被测光纤陀螺4的输出端相连，微处理器通过SDIO接口与Wi-Fi芯片6相连，串口8与微处理器的UART端相连；发送模块数目N由下式确定：

V＝M*P

N＝S/(V*K)

式中，M为加表每秒传输点数，P为每点比特数，K为每点采集次数，V为陀螺传输速率，S为网络速率。

例如，设M＝2000，P＝32，K＝4，S＝5兆比特/秒，则：V＝M*P＝2000*32＝6.4*104比特/秒

N＝S/(V*K)＝20个

上述的天线可选择工作于2.4GHz的全向天线，以保证发送模块旋转时无线路由器在不同方向都能够接收到信号。Wi-Fi芯片6可以采用AR6002芯片。MCU可采用ARM9微处理器。

本发明的光纤陀螺无线网络采集系统的采集方法，步骤如下：

1)设置每个发送模块3的IP地址，并与无线路由器2之间建立无线网络连接；

2)由上位机1向所有发送模块3广播数据标识，各发送模块3根据接收到的数据标识返回给上位机特定信息，特定信息包括发送模块IP地址、端口号，陀螺开机信息、数据类型、通讯格式、开机时间、编号和位置；

3)上位机根据发送模块返回的特定信息，给发送模块设置端口号，给连接到此发送模块上的光线陀螺设置开机信息、通讯格式、开机时间；

4)上位机与需要采集的光线陀螺数据的发送模块建立基于TCP/IP的连接，对该发送模块的每一帧数据至少采集4次，丢掉第一次和最后一次的数据帧，比较剩余数据帧，若剩余的数据帧相同则存储并返回发送模块接收正确标识，发送模块发送下一数据帧；若剩余的数据帧不相同则返回发送模块接收错误标识，发送模块重新发送数据帧。

图1的虚框部分为发送模块(3)，发送模块(3)采用Windows CE嵌入式操作系统。发送模块3与光纤陀螺4相连构成网络的一个节点，无线路由器2通过网线与上位机1相连。多个节点通过竞争的机制接入到无线路由器2。为保证信号强度和数据传输速率，节点与无线路由器2之间的距离保持在10米以内。组建好网络后首先设置上位机1、发送模块3和无线路由器2的IP地址，将IP地址的网络地址部分设置为相同，使所有设备处于同一个局域网中。设定好无线路由器2的网络密码和可以加入到此局域网的IP地址和物理地址。管理网络时，上位机1通过无线路由器2向网络中所有的节点广播消息，先根据需要了解何种信息设定好消息的类型，网络节点接收到消息后根据消息的类型返回此节点的信息，上位机1再根据得到的信息对网络节点进行进一步的管理。当一个网络节点需要传输大量的采集数据时，上位机1将根据此节点的IP信息与之建立一对一的连接，再根据光纤陀螺4的类型设定好通讯格式，包括帧头，数据长度与校验类型。发送模块3每发送一帧数据后，需等待上位机1返回一个消息再发送数据帧，如果此消息显示正确接收则发送下一帧数据，如果消息显示错误接收，即出现误码，则发送模块3重新发送当前数据帧。

Claims (4)

1.光纤陀螺无线网络采集系统，其特征在于包括：上位机(1)，无线路由器(2)以及与无线路由器(2)之间采用无线方式传输数据的N个发送模块(3)。无线路由器(2)通过网线连接到上位机(1)的网口，每个发送模块(3)又包括微处理器(5)、连接有天线的Wi-Fi芯片(6)、供电模块(7)和串口(8)，微处理器通过422差动总线接口与被测光纤陀螺(4)的输出端相连，微处理器通过SDIO接口与Wi-Fi芯片(6)相连，串口(8)与微处理器的UART端相连；发送模块数目N由下式确定：

V＝M*P

N＝S/(V*K)

式中，M为加表每秒传输点数，P为每点比特数，K为每点采集次数，V为陀螺传输速率，S为网络速率。

2.根据权利要求1所述的光纤陀螺无线网络采集系统，其特征在于：天线为工作于2.4GHz的全向天线。

3.根据权利要求1所述的光纤陀螺无线网络采集系统，其特征在于：Wi-Fi芯片(6)为AR6002芯片。

4.权利要求1所述的光纤陀螺无线网络采集系统的采集方法，其特征在于步骤如下：

1)设置每个发送模块(3)的IP地址，并与无线路由器(2)之间建立无线网络连接；

2)由上位机(1)向所有发送模块(3)广播数据标识，各发送模块(3)根据接收到的数据标识返回给上位机特定信息，所说的特定信息包括发送模块IP地址、端口号，陀螺开机信息、数据类型、通讯格式、开机时间、编号和位置；

3)上位机根据发送模块返回的特定信息，给发送模块设置端口号，给连接到此发送模块上的光线陀螺设置开机信息、通讯格式、开机时间；

4)上位机与需要采集的光线陀螺数据的发送模块建立基于TCP/IP的连接，对该发送模块的每一帧数据至少采集4次，丢掉第一次和最后一次的数据帧，比较剩余数据帧，若剩余的数据帧相同则存储并返回发送模块接收正确标识，发送模块发送下一数据帧；若剩余的数据帧不相同则返回发送模块接收错误标识，发送模块重新发送数据帧。

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