CN110057384A - 基于902c-3型双轴转台的加速度计测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于902C‑3型双轴转台的加速度计测试系统及方法，其技术特点在于：包括：转台控制机柜、捷联惯导系统和上位机；在上位机内安装有加速度计测试软件；所述转台控制机柜的输入端通过串口与捷联惯导系统相连接，用于接收捷联惯导系统的外同步脉冲信息；该转台控制机柜还与上位机相连接，用于发送姿态角信息、转台状态信息给上位机，并接收上位机输出的转台控制信息；所述上位机还通过串口与捷联惯导系统相连接，用于接收捷联惯导系统的陀螺加表元件信息并输出陀螺开关命令控制信息。本发明测试姿态精度高、测量时间精确且采样时间、旋转方式、旋转时间自主可控。

Description

基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统及方法

技术领域

本发明属于捷联惯导系统技术领域，涉及捷联惯导系统中加速度计状态的实时测量方法，尤其是一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统及方法。

背景技术

转台在航空、航天、航海领域中起着关键的作用，它能够模拟飞行器的各种姿态角运动，复现其运动时的各种动力学特性，对导航设备的制导系统、控制系统以及相应元设备进行反复测试，获得充分的实验数据，并根据数据对系统和元设备进行重新设计和改进，达到导航设备总体设计的性能指标要求。

目前，902C-3型双轴位置速率转台台体结构采用U-T结构，即U形俯仰框(外轴)在U型底座内连续旋转，主轴(内轴)台面在俯仰框内连续无限旋转。在日常科研中，对于转台的使用会有特殊的需求，例如在不同角度测量不同震动条件下元件状态需求、不限时转台循环控制需求，实时姿态对比等需要将转台控制系统和导航设备控制系统联系起来统筹规划的方法，此种方法可以引申于各种惯导设备和惯性元件的测量中。

加速度计是惯导系统中一个关键性元件，它是用来测量运载体相对惯性空间运动的加速度，经过积分和运算就能得到位置。所以加速度计是一个直接测量元件，它能连续测量运载体的加速度，然后经过计算机解算后得出运载体速度、经纬度及航程等。同时根据计算的速度和纬度计算出控制陀螺仪的指令信息，使陀螺稳定平台跟踪地理坐标系，实现惯导系统方案。

但现有的基于902C-3型双轴转台的加速度计测试方法存在姿态精度低、时间精确性不高且采样时间、旋转方式、旋转时间不可控的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、姿态精度高、测量时间精确且采样时间、旋转方式、旋转时间自主可控的基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统及方法。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统，包括：转台控制机柜、捷联惯导系统和上位机；在上位机内安装有加速度计测试软件；所述转台控制机柜的输入端通过串口与捷联惯导系统相连接，用于接收捷联惯导系统的外同步脉冲信息；该转台控制机柜还与上位机相连接，用于发送姿态角信息、转台状态信息给上位机，并接收上位机输出的转台控制信息；所述上位机还通过串口与捷联惯导系统相连接，用于接收捷联惯导系统的陀螺加表元件信息并输出陀螺开关命令控制信息。

一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试方法，包括如下具体步骤：

步骤1、设置转台外同步，使转台通过串口实时输出转台当前的位置；

步骤2、在捷联惯导系统设备上配置外同步脉冲，配置好后将捷联惯导系统和加速度计测试软件通过串口相连接，用来发送陀螺开关命令和接收陀螺加表信息；

步骤3、将转台和加速度计测试软件通过串口连接后，配置加速度计测试软件旋转控制文件；

步骤4、根据旋转控制命令，不限时非往复旋转控制转台进行加速度计测试。

而且，所述步骤1的具体步骤包括：

(1)在转台控制机柜上位机中设置转台的外同步，设置外同步信号为差分信号；

(2)转台的外同步配置好后将转台设置为远控方式以便加速度计测试软件进行转台控制。

而且，所述步骤2的具体方法为：外部同步脉冲由捷联惯导系统给出，从捷联惯导系统400Hz内时钟信号中分离出50Hz作为同步脉冲信号。

而且，所述步骤4的具体步骤包括：

(1)根据旋转控制命令加速度、速度、位置信息，计算转轴旋转时间t

上式中，Ang为角位置，a为角加速度，v为角速度；

(2)打开加速度计测试软件后启动第一计时器，并设置第一计时器的触发时间为1s，用来显示加速度计测试软件控制状态信息、转台旋转状态信息，显示与否由显示FLAG控制；

(3)若连续两次姿态角之差小于0.01°则打开第二计时器，设置第二计时器的触发时间为10s，打开第二计时器的同时开始接收加速度计和陀螺信息，接收到的陀螺数据正常时进行加表信息平滑解算，不正常时关闭陀螺并给陀螺错误计数器加一，若计数器值大于10则关闭系统；

(4)触发第二计时器后，将第一计时器的显示FLAG置1并发送打开陀螺命令；再次触发第二计时器后将第一计时器的显示FLAG置1并发送关闭陀螺命令；第三次触发第二计时器后将它关闭并停止读取惯导设备元件信息；

(5)查询上条指令是否为控制文件的最后一条，若不是最后一条则发送下一条旋转控制指令，若是最后一条则查询是否为文件控制方式旋转周期的最后一次，若不是则再次从头控制旋转，若是文件控制方式旋转周期的最后一次则发送转台归零命令；

(6)重复上述步骤(1)至(5)，周期性地进行旋转控制，时钟周期内若检测到捷联惯导系统和转台控制出现错误的话同时关闭两个计时器并发送停止转台和捷联惯导系统的命令。

本发明的优点和有益效果：

1、本发明的是为测量某型号惯导设备中加速度计在各种角度、有无陀螺影响的条件下所呈现出来的元件特性所制定的。测量使用902C-3型双轴转台作为姿态基准，惯导设备作为实测姿态，激光陀螺仪作为外部误差激励项，加速度计测试软件作为信息实时处理的综合控制的测试装置和方法。

2、本发明通过实现对902C-3转台的不限时非往复旋转控制；并在逻辑层面上达成了惯导系统和转台的信息交互，使对惯组陀螺仪的启动停止的控制必须基于转台转停之上；以及通过验证捷联捷联惯导系统在不同角度时激光陀螺工作状态对加速度计测量精度的影响大小，在测量过程中保证陀螺实测值的正确性的三方面内容使加速度计测试的姿态精度可达到±3″、测量时间可精确到0.001s、采样时间、旋转方式、旋转时间实现自主可控。

附图说明

图1是本发明的加速度计测试软件和转台控制机柜、惯导系统连接示意图；

图2是本发明的试验流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：

一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统，如图1所示，包括：转台控制机柜、捷联惯导系统和上位机；在上位机内安装有加速度计测试软件；所述转台控制机柜的输入端通过串口与捷联惯导系统相连接，用于接收捷联惯导系统的外同步脉冲信息；该转台控制机柜还与上位机相连接，用于发送姿态角信息、转台状态信息给上位机，并接收上位机输出的转台控制信息；所述上位机还通过串口与捷联惯导系统相连接，用于接收捷联惯导系统的陀螺加表元件信息并输出陀螺开关命令控制信息。

在本实施例中，转台控制机柜、捷联惯导系统、加速度计测试软件三方通过串口相连接，连接方式和收发的信息类型如图2所示，捷联惯导系统和转台控制机柜通过一个RS232串口连接，通过此串口转台控制机柜接收捷联惯导系统产生的外同步信息；转台控制机柜和加速度计测试软件通过两个RS232串口连接，串口(1)转台控制机柜发送姿态角信息、转台状态信息给加速度计测试软件，串口(2)加速度计测试软件发送转台控制信息给转台控制机柜。捷联惯导系统和加速度计测试软件通过一个RS422串口连接，通过此串口加速度计测试软件可以发送系统控制信息、接收系统元件信息。

一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试方法，通过同时控制双轴转台和惯导设备来录取加速度计和激光陀螺仪的抖频、抖幅，原始脉冲、温度信息，转台实时姿态信息，如图1所示，包括如下具体步骤：

步骤1、设置转台外同步，使转台通过串口实时输出转台当前的位置；

在本实施例中，转台的外同步功能是指转台接收到外部的同步脉冲后，通过串口实时输出转台当前的位置；

所述步骤1的具体步骤包括：

(1)在转台控制机柜上位机中设置转台的外同步，设置外同步信号为差分信号；

(2)转台的外同步配置好后将转台设置为远控方式以便加速度计测试软件进行转台控制。

步骤2、在捷联惯导系统设备上配置外同步脉冲，配置好后将捷联惯导系统和加速度计测试软件通过串口相连接，用来发送陀螺开关命令和接收陀螺加表信息。

所述步骤2的具体方法为：外部同步脉冲由捷联惯导系统给出，从捷联惯导系统400Hz内时钟信号中分离出50Hz作为同步脉冲信号。

步骤3、将转台和加速度计测试软件通过串口连接后，配置加速度计测试软件旋转控制文件；

在本实施例中，旋转控制文件的格式为自定义格式。

步骤4、根据旋转控制命令，不限时非往复旋转控制转台进行加速度计测试；

如图2右半边所示，加速度计测试软件实时记录转台转动的次数和周期，通过转台姿态信息判断转台是否转动到相应位置P，转台停在P处后进行如图2所示处理。P位置处理完成后控制转台转动到旋转控制文件的下个位置进行同样顺序的测试。

所述步骤4的具体步骤包括：

(2)根据旋转控制命令加速度、速度、位置信息，计算转轴旋转时间t

上式中，Ang为角位置，a为角加速度，v为角速度；

(2)打开加速度计测试软件后启动第一计时器1，并设置第一计时器1的触发时间为1s，用来显示加速度计测试软件控制状态信息、转台旋转状态信息，显示与否由显示FLAG控制。

(3)若连续两次姿态角之差小于0.01°则打开第二计时器2，设置第二计时器2的触发时间为10s，打开第二计时器2的同时开始接收加速度计和陀螺信息，接收到的陀螺数据正常时进行加表信息平滑解算，不正常时关闭陀螺并给陀螺错误计数器加一，若计数器值大于10则关闭系统。

(4)触发第二计时器2后，将第一计时器1的显示FLAG置1并发送打开陀螺命令；再次触发第二计时器2后将第一计时器1的显示FLAG置1并发送关闭陀螺命令；第三次触发计时器2后将它关闭并停止读取惯导设备元件信息；

(5)查询上条指令是否为控制文件的最后一条，若不是最后一条则发送下一条旋转控制指令，若是最后一条则查询是否为文件控制方式旋转周期的最后一次，若不是则再次从头控制旋转，若是文件控制方式旋转周期的最后一次则发送转台归零命令。

(6)重复上述步骤(1)至(5)，周期性地进行旋转控制，时钟周期内若检测到捷联惯导系统和转台控制出现错误的话同时关闭两个计时器并发送停止转台和捷联惯导系统的命令。

在本实施例中，N为文件控制方式旋转周期次数，用来说明一个旋转控制文件执行次数，i为文件控制方式中已执行命令次数，用来说明旋转控制文件执行到第几步。

需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统，其特征在于：包括：转台控制机柜、捷联惯导系统和上位机；在上位机内安装有加速度计测试软件；所述转台控制机柜的输入端通过串口与捷联惯导系统相连接，用于接收捷联惯导系统的外同步脉冲信息；该转台控制机柜还与上位机相连接，用于发送姿态角信息、转台状态信息给上位机，并接收上位机输出的转台控制信息；所述上位机还通过串口与捷联惯导系统相连接，用于接收捷联惯导系统的陀螺加表元件信息并输出陀螺开关命令控制信息。

2.如权利要求1所述的一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统的测试方法，其特征在于：包括如下具体步骤：

步骤1、设置转台外同步，使转台通过串口实时输出转台当前的位置；

步骤2、在捷联惯导系统设备上配置外同步脉冲，配置好后将捷联惯导系统和加速度计测试软件通过串口相连接，用来发送陀螺开关命令和接收陀螺加表信息；

步骤3、将转台和加速度计测试软件通过串口连接后，配置加速度计测试软件旋转控制文件；

步骤4、根据旋转控制命令，不限时非往复旋转控制转台进行加速度计测试。

3.根据权利要求2所述的一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统的测试方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤包括：

(1)在转台控制机柜上位机中设置转台的外同步，设置外同步信号为差分信号；

(2)转台的外同步配置好后将转台设置为远控方式以便加速度计测试软件进行转台控制。

4.根据权利要求2所述的一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统的测试方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：外部同步脉冲由捷联惯导系统给出，从捷联惯导系统400Hz内时钟信号中分离出50Hz作为同步脉冲信号。

5.根据权利要求2所述的一种基于902C-3型双轴转台的加速度计测试系统的测试方法，其特征在于：所述步骤4的具体步骤包括：

(1)根据旋转控制命令加速度、速度、位置信息，计算转轴旋转时间t

上式中，Ang为角位置，a为角加速度，v为角速度；

(2)打开加速度计测试软件后启动第一计时器，并设置第一计时器的触发时间为1s，用来显示加速度计测试软件控制状态信息、转台旋转状态信息，显示与否由显示FLAG控制；

(3)若连续两次姿态角之差小于0.01°则打开第二计时器，设置第二计时器的触发时间为10s，打开第二计时器的同时开始接收加速度计和陀螺信息，接收到的陀螺数据正常时进行加表信息平滑解算，不正常时关闭陀螺并给陀螺错误计数器加一，若计数器值大于10则关闭系统；

(4)触发第二计时器后，将第一计时器的显示FLAG置1并发送打开陀螺命令；再次触发第二计时器后将第一计时器的显示FLAG置1并发送关闭陀螺命令；第三次触发第二计时器后将它关闭并停止读取惯导设备元件信息；

(5)查询上条指令是否为控制文件的最后一条，若不是最后一条则发送下一条旋转控制指令，若是最后一条则查询是否为文件控制方式旋转周期的最后一次，若不是则再次从头控制旋转，若是文件控制方式旋转周期的最后一次则发送转台归零命令；

(6)重复上述步骤(1)至(5)，周期性地进行旋转控制，时钟周期内若检测到捷联惯导系统和转台控制出现错误的话同时关闭两个计时器并发送停止转台和捷联惯导系统的命令。