CN107388904B - 激光信号解算与伺服控制一体化处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,包括:AD转换器、DSP、DA转换器、功率放大器、CPLD、正弦信号发生电路、陀螺模式切换开关和4路二选一模拟开关;DSP负责数据解算,CPLD负责各个模块的工作协调和时序控制,本发明还通过切换开关和二选一开关实现多种数据的分时切换和处理,从而将激光信号解算和伺服控制的工作进行有机的组合,实现了在一块板上实现的双功能处理系统。本发明基于一套DSP主控制器,完成激光信号处理和伺服控制,降低了系统成本,提高了硬件资源利用率,提升了系统的小型化、轻量化,以及可靠性。
Description
技术领域
本发明属于激光半主动导引头制导控制技术领域,具体涉及一种激光信号解算与伺服控制一体化处理系统。
背景技术
激光制导是现代高技术武器的典型代表之一,激光半主动制导是目前最常用的激光制导方式,其具备制导精度高、威力大、体积小、抗干扰能力强等优势。激光精确末制导武器要完成攻击目标的任务,必须依靠搜索和跟踪目标的自动导引头来完成对目标的捕获、稳定跟踪和准确测量。
目前,半主动激光制导导引头国内现有技术是采用激光信号处理板和伺服控制处理板两套主控芯片及外围硬件电路和两套软件来实现激光信号解算与伺服控制,现有技术激光导引头功能框图如图1所示,激光探测器及模拟板电路与激光信号处理板进行信息交互,激光信号处理板进行激光偏差角度解算,并与伺服控制板通过串口A进行通讯,将偏差角信号及导引指令发送给伺服控制板,伺服控制板通过对旋变、陀螺等信息采集,经过软件控制算法处理,给平台电机驱动信号,进行伺服平台控制,伺服控制板将平台的角位置、角速度等信息通过串口发送给激光信号处理板,激光信号处理板通过串口B与上一级系统进行导引头状态信息、激光码装订命令、导引命令等信息的交互,进而实现目标的捕获、稳定跟踪和准确测量。
这种制导方法硬件电路以两套DSP为核心处理芯片的硬件电路设计,且两套电路均需要各自的串口通讯接口,成本相对较高、硬件资源浪费、可靠性差、不利于产品的小型化设计。现代军事领域对半主动激光导引头的轻型化、集成化、高可靠性性、低成本的一体化处理方法提出迫切的技术需求。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,基于一套DSP主控制器,完成激光信号处理和伺服控制,降低了系统成本,提高了硬件资源利用率,提升了系统的小型化、轻量化,以及可靠性。
为解决上述技术问题,本发明具体方法如下:
一种激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,该系统包括:AD转换器、 DSP、DA转换器、功率放大器、CPLD、正弦信号发生电路、陀螺模式切换开关和4路二选一模拟开关;该系统所连接的外部设备包括方位和俯仰MEMS陀螺、挠性陀螺、测试信号输入口、方位和俯仰旋转变压器、激光探测器及其模拟电路,以及作为被控对象的激光导引头平台的电机;
方位和俯仰MEMS陀螺、挠性陀螺测量被控对象的角速度信息,根据陀螺模式切换开关的选择,两类陀螺中被选定的一方获得测量数据;方位和俯仰 MEMS陀螺通过总线向CPLD发送MEMS陀螺数据;挠性陀螺的方位挠性陀螺信号和俯仰挠性陀螺信号分别一对一接入4路二选一模拟开关的第一输入端和第二输入端;该第一输入端和第二输入端进一步连接测试信号输入口的两路调试信号Tsin;
所述方位和俯仰旋转变压器输出的方位正弦信号和方位余弦信号分别连接 4路二选一模拟开关的第三输入端和第四输入端,该第三输入端和第四输入端进一步连接所述方位和俯仰旋转变压器输出的俯仰正弦信号和俯仰余弦信号;
4路二选一模拟开关的4路输出均连接AD转换器;AD转换器的输入还包括激光探测器及其模拟电路输出的4路峰值保持后激光信号;
CPLD包括如下工作:CPLD发送CONVST转换信号给AD转换器作为转换触发信号;向4路二选一模拟开关发送模拟开关控制信号,并将模拟开关状态提供给DSP;控制正弦信号发生电路产生激磁电源信号;控制DSP的中断;向DSP传递MEMS陀螺数据;CPLD的控制时序以激磁同步信号为基础,该激磁同步信号是根据正弦信号发生电路提供的激磁电源信号产生的;
DSP根据来自AD转换器以及CPLD的数据进行旋转变压器信号的解调、激光角度解算、伺服平台搜索、定位、跟踪、扫描的工作,产生控制指令通过 DA转换器提供给功率放大器从而控制被控对象;
DA转换器还产生激光探测器及其模拟电路所需的两级增益控制信号、偏置电压控制信号、比较器控制信号。
优选地,4路二选一模拟开关中,第三输入端的方位正弦信号和俯仰正弦信号根据CPLD提供的中断周期进行切换;第四输入端的方位余弦信号和俯仰余弦信号根据CPLD提供的中断周期进行切换;第一输入端的方位挠性陀螺信号和调试信号Tsin根据CPLD指定的工作状态进行切换,第二输入端的俯仰挠性陀螺信号和调试信号Tsin也根据CPLD指定的工作状态进行切换。
优选地,所述正弦信号发生电路包括ML2037芯片、隔直电路、驱动放大电路、反向驱动放大电路;
ML2037芯片通过SPI总线接收来自DSP的正弦信号频率设置命令,接收 CPLD提供的参考时钟,使ML2037芯片输出正弦信号,经过隔直电路后由驱动放大电路进行驱动放大生成2kHz的激磁电源信号;该激磁电源信号进一步通过反向驱动放大电路形成相位反向的另一路激磁电源信号;相位差为180°的两路激磁电源信号接入激光导引头平台的所述方位和俯仰旋转变压器。
优选地,所述DSP接收AD转换器发来的方位、俯仰的正弦信号和余弦信号,运用激磁同步的软解调方法实现对旋转变压器的解调,获得激光导引头平台运动的角位置信息;DSP还接收AD转换器发来的方位、俯仰的挠性陀螺信号,获得激光导引头平台运动的角速率信息;DSP根据角位置与角速率信息通过控制算法,产生被控对象的控制数据,经过DA转换器、功率放大器的处理后,施加到被控对象上,实现陀螺稳定速度回路与旋变稳定位置回路的控制。
优选地,DA转换器根据DSP的解算进一步通过输出其他4路可变电压给所述激光探测器及其模拟电路,用于实现激光探测器的两级增益控制、偏置电压控制和比较器控制。
优选地,所述正弦信号发生电路进一步用于利用产生的2kHz的激磁电源信号,生成2kHz的方波信号,该方波信号接入CPLD,在CPLD中进行硬件毛刺滤波后输出可用的2kHz激磁同步信号,在CPLD中将该2kHz激磁同步信号作为核心参考时钟信号进行时序安排。
优选地,CPLD分别记录2kHz激磁同步信号的上升沿和下降沿,在2kHz 激磁同步信号的上升沿和下降沿均触发AD转换器,产生CONVST转换信号;
CPLD同时在CONVST转换信号的上升沿,将CPLD生成的Busy信号置高,在设定的高电平保持时间内CPLD采集两路MEMS陀螺信号,在Busy信号下降沿触发DSP中断;DSP中断期间执行读CPLD发送给DSP的各类信号。
优选地,CPLD进一步接收来自激光探测器及其模拟电路的激光的和值Q 信号,在CPLD中通过硬件抗干扰滤波后,产生捕获信号CAP给DSP;在DSP 中设置捕获的方式捕获CAP信号,获得捕获的时间,从而得到上一级系统装订的激光周期,用于激光信号解算;CPLD在捕获信号CAP上升沿将激光的采样保持信号S/H置低,并发送给激光探测器及其拟电路。
优选地,CPLD进一步向DSP提供峰值保持信号是否可用信号;
所述Busy信号的上升沿若处在捕获信号CAP为高电平期间,AD转换器采集的4路峰值保持后激光信号为无效,CPLD向DSP提供的峰值保持信号是否可用信号设为无效;Busy信号的上升沿若处在捕获信号CAP为低电平期间,则AD转换器采集的4路峰值保持后激光信号是可用的,CPLD向DSP提供的峰值保持信号是否可用信号设为可用;
DSP判断4路峰值保持后激光信号为可用信号后,通过解算激光偏差角度值,并通过IO口将峰值保持复位信号置低后再置高,等待下一次有效激光信号;所述峰值保持复位信号输出给所述激光探测器及其模拟电路。
优选地,DSP上具备两个串口,分别与上位机和上一级系统进行数据交互。
有益效果:
1)本发明采用DSP+CPLD+切换开关+二选一开关组的构建方式,DSP负责数据解算,CPLD负责各个模块的工作协调和时序控制,切换开关和二选一开关实现多种数据的分时切换和处理,从而将激光信号解算和伺服控制的工作进行有机的组合,实现了在一块板上实现的双功能处理系统。
2)激光导引头对系统重量要求比较高,一体化设计可以节省一套DSP、 CPLD及AD采集等一套外围设备,将少了产品设计空间,减轻了电路板的重量。
3)激光解算与伺服控制由一套主控系统进行时序处理与实现,避免了以往两套系统之间通讯造成的软件误码、硬件故障等问题,提高了激光导引头的可靠性。
4)一体化设计使激光解算与伺服控制共享一套DSP、CPLD、AD采集模块、 DA转换模块、电源模块等硬件资源,省去了用于数据交互的串口芯片,节省了硬件资源,节约了设计成本。
附图说明
图1为现有技术激光导引头功能框图;
图2为一体化处理技术激光导引头功能框图;
图3为一体化系统框图;
图4为正弦信号发生电路的组成框图;
图5为一体化处理时序仿真图。
具体实施方式
半主动式激光制导系统的工作过程是激光发射机作为信号源装在地面、车船或飞机上,发射激光束为制导武器指示目标,弹上的激光导引头接收目标反射的激光信号,并跟踪目标上出现的激光光斑,引导战斗部飞向激光光斑,最终命中目标。
导引头上装有光学系统和四象限光探测元件,接收由目标反射的激光能量,经处理输出表征目标视线与制导炸弹速度方向之间的角视差信号,形成制导指令,输送给舵机,转动相应舵面,产生控制力,从而修正飞行弹道。
激光导引头激光处理需要做的工作如下:
1)通过AD采集来自激光探测器设备的4路激光四象限能量信号。
2)CPLD接收来自激光探测器设备的和值捕获信号,并在CPLD硬件程序中执行滤波后生成捕获信号给DSP主控芯片。
3)DSP主控芯片在特定的时序时给激光探测器设备峰值保持复位信号(BCH_RST),CPLD给激光探测器设备采样保持信号(S/H),DSP驱动DA转换器给激光探测器设备两级探测器增益控制、偏置电压控制、比较器控制等信号。激光探测器设置2级增益控制端,通过DA的2路输出进行连续控制,1路 DA输出控制脉冲触发比较点,利用DA输出电压可调实现比较点可控。
4)由于激光信号为窄脉冲信号,一体化处理板AD采集模块若要采集这个窄脉冲信号,激光探测器设备需要对激光窄脉冲信号进行峰值保持处理,采样保持信号即为CPLD发送给激光探测器设备的峰值保持命令;当DSP获得一组有效的激光四象限能量信号后,给激光探测器设备发送峰值保持复位信号,清除激光探测器设备当前的峰值保持状态,进行下一组脉冲的保持;激光探测器设备根据激光能量的强弱,具有激光增益控制功能,但需要DSP根据采集的激光能量值控制DA转换器给激光探测器设备提供两级探测器增益控制、偏置电压控制信号;DA转换器给激光探测器设备比较器控制信号用于激光能量和值的阈值设置,即当激光能量和值大于比较器控制电压时,DSP才获得和值Q信号, DSP才采集有效的激光四象限能量信号。
5)DSP通过软件实现激光四象限能量信号的解算,得出偏差角信号,提供给伺服控制平台使用。
激光导引头伺服控制需要做的工作如下:
1)通过AD采集两路角位置传感器旋转变压器,调试用测试输入信号 (TSin),经过CONVST转换信号将旋转变压器信息发送给DSP,DSP通过软件对平台的角位置进行解调;
2)DSP采集陀螺的角速率信号;
DSP控制DA转换芯片输出差分信号,通过功率放大器放大后,驱动电机带动平台转动,通过控制算法实现搜索、定位、扫描等功能,通过激光解算的偏差角信号做跟踪闭环实现跟踪功能。
以上为激光半主动导引头激光信号处理与伺服控制需要完成的工作,本发明一体化处理技术激光导引头功能框图如图2所示。本发明使以上工作通过一块TMS320F28335型数字信号处理器和一个用于时序分配的CPLD,通过AD(模数转换器)采集来自峰值保持电路的4路激光四象限能量信号、导引头的陀螺模拟信号、旋转变压器信号及测试输入信号TSin,CPLD通过SPI接口采集 MEMS陀螺信息,通过并行总线发送给DSP。DSP内部通过软件算法对4路激光四象限能量信号做和差运算和数据解析,得出激光偏差角信息。DSP通过采集到的速率信息、角位置信息及激光偏差角信息,进行闭环校正控制,控制DA (数模转换器)及功率放大器输出模拟信号控制电机带动稳定平台运动,DSP 软件执行控制算法,实现导引头的定位、搜索、跟踪、扫描等功能。通过串口A 进行导引头系统稳定指标调试,通过串口B将角偏差信息、导引头状态信息发送给上一级系统综控计算机,并接收上一级系统的控制命令。
一体化处理技术通过合理的时序分配使旋变的解调、激光角度解算、伺服平台搜索、定位、跟踪、自动扫描、通讯以及调试均在一个软硬件环境,即在一块电路板中实现。
通过以上设计,可实现激光解算与伺服控制合理的时序分配。
下面结合图3对本发明一体化系统的实现方案进行详细描述。一体化系统处理板主要功能硬件包括一块TI公司的浮点型DSP TMS320F28335、一块 ALTERA公司的CPLDEPM7256AETI100、一块AD公司的18位8通道AD转换芯片AD7608、一块四路二选一模拟开关ADG1634、一块AD公司的16位 DA转换芯片AD5668、基于ML2037芯片搭建的正弦信号发生电路、陀螺模式切换开关、以及两路功率放大器。图中虚线框内为一体化处理板部分,虚线框外的方位和俯仰MEMS陀螺、挠性陀螺、测试信号输入口、方位和俯仰旋转变压器、激光探测器及其模拟电路、上位机、上一级系统,以及作为被控对象的激光导引头平台的电机,均为与本一体化处理板相连有交互关系的外围设备。
其中,DSP和CPLD是核心控制模块,DSP主要负责运算,CPLD负责协调是时序控制。具体来说
CPLD主要包括如下工作:CPLD发送CONVST转换信号给AD转换器作为转换触发信号;向4路二选一模拟开关发送模拟开关控制信号,并将模拟开关状态提供给DSP;控制正弦信号发生电路产生激磁电源信号;控制DSP的中断;向DSP传递MEMS陀螺数据;CPLD的控制时序以激磁同步信号为基础,该激磁同步信号是根据正弦信号发生电路提供的激磁电源信号产生的。
DSP主要包括如下工作:根据来自AD转换器以及CPLD的数据进行旋转变压器信号的解调、激光角度解算、伺服平台搜索、定位、跟踪、扫描的工作,产生控制指令通过DA转换器提供给功率放大器从而控制被控对象。
下面对每一块的技术实现进行详细描述。
1)AD7608为8通道AD转换器,其中4个通道用于采集来自激光探测器及其模拟电路的4路峰值保持后激光信号,即激光四象限能量信号;其余4个通道用来采集方位挠性陀螺信号、俯仰挠性陀螺信号、调试信号TSin、方位旋变正弦信号、俯仰旋变正弦信号、方位旋变余弦信号及俯仰旋变余弦信号,由于AD通道数量有限,选用模拟开关ADG1634对以上信号进行分时切换,以旋变信号切换为例,旋变信号切换占用3、4两路二选一开关,结合图3,模拟开关接收CPLD发送的切换控制命令,本系统设定为一个中断周期切换一次,即一个中断周期模拟开关切换至方位正弦、方位余弦,AD采集方位旋变信号,下一个中断周期模拟开关切换至俯仰正弦、俯仰余弦,AD采集俯仰旋变信号。同理模拟开关1、2两路二选一开关通过CPLD的实时切换命令,对方位和俯仰的挠性陀螺及测试输入进行切换,系统正常工作状态下,CPLD分别给1、2路模拟开关发送切换命令,使方位挠性陀螺和俯仰挠性陀螺接入AD7608,调试状态下根据调试要求切入一路TSin。AD7608在接收到CPLD发送的CONVST转换信号命令时将采集的8通道的数据,通过SPI总线发送给DSP。
2)正弦信号发生电路包括ML2037芯片、隔直电路、驱动放大电路、反向驱动放大电路。如图4所示,DSP通过SPI总线给ML2037芯片发送正弦信号频率设置命令,CPLD给ML2037芯片提供参考时钟,使ML2037芯片输出正弦信号,经过隔直电路后由驱动放大电路进行驱动放大生成2kHz的激磁电源信号。该激磁电源信号进一步通过反向驱动放大电路形成相位反向的另一路激磁电源信号;相位差为180°的两路激磁电源信号接入激光导引头平台的方位和俯仰旋转变压器。
3)DSP接收AD的方位、俯仰的正余弦信号,运用激磁同步的软解调方法实现对旋转变压器的解调,获得激光导引头平台运动的角位置信息;DSP接收 AD的方位、俯仰的挠性陀螺信号,获得激光导引头平台运动的角速率信息,DSP 根据角位置与角速率通过软件控制算法,给DA(AD7608)控制数据,使AD7608 输出可变的控制电压,如图3所示,DA输出的2路电压经过两路功率放大器驱动后驱动平台的两路直流力矩电机,实现陀螺稳定回路与旋变位置回路的控制。 DA输出的其它4路可变电压给激光探测器及其模拟电路,用于实现激光探测器的两级增益控制、偏置电压控制和比较器控制。
4)为了满足激光导引头产品兼容MEMS陀螺和挠性陀螺两种接口,一体化处理系统进行了兼容设计,在一体化处理板上设置切换开关,手动选择平台安装MEMS陀螺还是挠性陀螺。一体化系统由CPLD通过SPI总线采集MEMS 陀螺信息,并在特定的时序将MEMS陀螺信号通过8位的异步并行总线方式传输给DSP。
5)一体化系统的时序以激磁同步信号为核心,根据旋转变压器的需要,正弦信号发生电路产生2kHz的激磁电源信号。通过一体化处理板硬件电路设置合适的正负比较点生成2kHz的方波信号,该方波信号接入CPLD,在CPLD中通过D触发器进行硬件毛刺滤波输出可用的2kHz激磁同步信号,在CPLD中将该激磁同步信号作为核心参考时钟信号进行合理的时序安排。
CPLD分别记录2kHz激磁同步信号的上升沿和下降沿,在2kHz激磁同步信号的上升沿和下降沿均触发AD芯片,产生CONVST转换信号,CONVST硬件上接至AD7608。CPLD同时在CONVST转换信号的上升沿,将CPLD生成的Busy信号置高,使高电平保持160us,在这160us时间内CPLD采集两路MEMS 陀螺信号,在Busy信号下降沿触发DSP中断,DSP中断期间执行读CPLD发送给DSP的MEMS陀螺值、模拟开关状态、4路峰值保持后激光信号是否可用等。
如图3所示,激光的和值Q信号接至CPLD,在CPLD中通过33.9ns(时钟源频率为29.5MHz)的硬件抗干扰滤波后,产生CAP(捕获)信号给DSP,在DSP中设置捕获的方式捕获CAP信号,获得捕获的时间,从而得到上一级系统装订的激光周期,用于激光信号解算;在CPLD中CAP信号上升沿将激光的采样保持信号S/H置低,并发送给激光探测器及其模拟电路。
Busy信号的上升沿若处在CAP信号为高电平期间,AD7608采集的4路峰值保持后激光信号为无效的,CPLD向DSP提供的峰值保持信号是否可用信号设为无效;Busy信号的上升沿若处在CAP信号为低电平期间,则AD7608采集的4路峰值保持后激光信号是可用的,CPLD向DSP提供的峰值保持信号是否可用信号设为可用。
DSP判断4路峰值保持后激光信号为可用信号,通过DSP软件迭代算法解算激光偏差角度值,同时在DSP软件中置标志,DSP通过IO口将峰值保持复位信号置低后再置高,等待下一次有效激光信号。所述峰值保持复位信号输出给所述激光探测器及其模拟电路。按照以上时序设计对CPLD通过QuartusⅡ进行时序仿真,系统时序仿真图如图5 所示。
6)一体化的串口设计。
一体化控制系统只需要两路串口即可实现上位机调试和与上一级系统的通讯的功能。
DSP上具备两个串口。其中一个串口选用MAX490通讯芯片,采用RS422 总线与上一级系统进行通信,实现制导信息和控制信息的传递,以及与弹载计算机的交联功能,主要传输的参数包括目标视线角度信号,以及在导引头工作过程中需要检测的参数。
另一个串口选用ADM3490通讯芯片,采用RS232总线与上位机进行通讯,完成对系统功能调试、参数修改、DSP程序烧写及系统主要参数可视化等功能。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,该系统包括:AD转换器、DSP、DA转换器、功率放大器、CPLD、正弦信号发生电路、陀螺模式切换开关和4路二选一模拟开关;该系统所连接的外部设备包括方位和俯仰MEMS陀螺、挠性陀螺、测试信号输入口、方位和俯仰旋转变压器、激光探测器及其模拟电路,以及作为被控对象的激光导引头平台的电机;
方位和俯仰MEMS陀螺、挠性陀螺测量被控对象的角速度信息,根据陀螺模式切换开关的选择,两类陀螺中被选定的一方获得测量数据;方位和俯仰MEMS陀螺通过总线向CPLD发送MEMS陀螺数据;挠性陀螺的方位挠性陀螺信号和俯仰挠性陀螺信号分别一对一接入4路二选一模拟开关的第一输入端和第二输入端;该第一输入端和第二输入端进一步连接测试信号输入口的两路调试信号Tsin;
所述方位和俯仰旋转变压器输出的方位正弦信号和方位余弦信号分别连接4路二选一模拟开关的第三输入端和第四输入端,该第三输入端和第四输入端进一步连接所述方位和俯仰旋转变压器输出的俯仰正弦信号和俯仰余弦信号;
4路二选一模拟开关的4路输出均连接AD转换器;AD转换器的输入还包括激光探测器及其模拟电路输出的4路峰值保持后激光信号;
CPLD包括如下工作:CPLD发送CONVST转换信号给AD转换器作为转换触发信号;向4路二选一模拟开关发送模拟开关控制信号,并将模拟开关状态提供给DSP;控制正弦信号发生电路产生激磁电源信号;控制DSP的中断;向DSP传递MEMS陀螺数据;CPLD的控制时序以激磁同步信号为基础,该激磁同步信号是根据正弦信号发生电路提供的激磁电源信号产生的;
DSP根据来自AD转换器以及CPLD的数据进行旋转变压器信号的解调、激光角度解算、伺服平台搜索、定位、跟踪、扫描的工作,产生控制指令通过DA转换器提供给功率放大器从而控制被控对象;
DA转换器还产生激光探测器及其模拟电路所需的两级增益控制信号、偏置电压控制信号、比较器控制信号。
2.如权利要求1所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,4路二选一模拟开关中,第三输入端的方位正弦信号和俯仰正弦信号根据CPLD提供的中断周期进行切换;第四输入端的方位余弦信号和俯仰余弦信号根据CPLD提供的中断周期进行切换;第一输入端的方位挠性陀螺信号和调试信号Tsin根据CPLD指定的工作状态进行切换,第二输入端的俯仰挠性陀螺信号和调试信号Tsin也根据CPLD指定的工作状态进行切换。
3.如权利要求1所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,所述正弦信号发生电路包括ML2037芯片、隔直电路、驱动放大电路、反向驱动放大电路;
ML2037芯片通过SPI总线接收来自DSP的正弦信号频率设置命令,接收CPLD提供的参考时钟,使ML2037芯片输出正弦信号,经过隔直电路后由驱动放大电路进行驱动放大生成2kHz的激磁电源信号;该激磁电源信号进一步通过反向驱动放大电路形成相位反向的另一路激磁电源信号;相位差为180°的两路激磁电源信号接入激光导引头平台的所述方位和俯仰旋转变压器。
4.如权利要求1所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,所述DSP接收AD转换器发来的方位、俯仰的正弦信号和余弦信号,运用激磁同步的软解调方法实现对旋转变压器的解调,获得激光导引头平台运动的角位置信息;DSP还接收AD转换器发来的方位、俯仰的挠性陀螺信号,获得激光导引头平台运动的角速率信息;DSP根据角位置与角速率信息通过控制算法,产生被控对象的控制数据,经过DA转换器、功率放大器的处理后,施加到被控对象上,实现陀螺稳定速度回路与旋变稳定位置回路的控制。
5.如权利要求1所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,DA转换器根据DSP的解算进一步通过输出其他4路可变电压给所述激光探测器及其模拟电路,用于实现激光探测器的两级增益控制、偏置电压控制和比较器控制。
6.如权利要求1所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,所述正弦信号发生电路进一步用于利用产生的2kHz的激磁电源信号,生成2kHz的方波信号,该方波信号接入CPLD,在CPLD中进行硬件毛刺滤波后输出可用的2kHz激磁同步信号,在CPLD中将该2kHz激磁同步信号作为核心参考时钟信号进行时序安排。
7.如权利要求6所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,CPLD分别记录2kHz激磁同步信号的上升沿和下降沿,在2kHz激磁同步信号的上升沿和下降沿均触发AD转换器,产生CONVST转换信号;
CPLD同时在CONVST转换信号的上升沿,将CPLD生成的Busy信号置高,在设定的高电平保持时间内CPLD采集两路MEMS陀螺信号,在Busy信号下降沿触发DSP中断;DSP中断期间执行读CPLD发送给DSP的各类信号。
8.如权利要求7所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,CPLD进一步接收来自激光探测器及其模拟电路的激光的和值Q信号,在CPLD中通过硬件抗干扰滤波后,产生捕获信号CAP给DSP;在DSP中设置捕获的方式捕获CAP信号,获得捕获的时间,从而得到上一级系统装订的激光周期,用于激光信号解算;CPLD在捕获信号CAP上升沿将激光的采样保持信号S/H置低,并发送给激光探测器及其拟电路。
9.如权利要求8所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,CPLD进一步向DSP提供峰值保持信号是否可用信号;
所述Busy信号的上升沿若处在捕获信号CAP为高电平期间,AD转换器采集的4路峰值保持后激光信号为无效,CPLD向DSP提供的峰值保持信号是否可用信号设为无效;Busy信号的上升沿若处在捕获信号CAP为低电平期间,则AD转换器采集的4路峰值保持后激光信号是可用的,CPLD向DSP提供的峰值保持信号是否可用信号设为可用;
DSP判断4路峰值保持后激光信号为可用信号后,通过解算激光偏差角度值,并通过IO口将峰值保持复位信号置低后再置高,等待下一次有效激光信号;所述峰值保持复位信号输出给所述激光探测器及其模拟电路。
10.如权利要求1所述的激光信号解算与伺服控制一体化处理系统,其特征在于,DSP上具备两个串口,分别与上位机和上一级系统进行数据交互。
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