CN110645957B - 一种开伞器的高度传感器的q定点表示方法 - Google Patents

一种开伞器的高度传感器的q定点表示方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，高度传感器的电压值v＝kx+b，包括以下步骤：求得k的Q定位表达式及k的Q定点位数；确定x的Q定点位数，b的Q定点位数；将高度传感器在相应温度下标定的k，带入k的Q定点表达式中Qk；将高度传感器在相应温度下标定的b，带入b的Q定点表达式中Qb；若采集的当前温度超出高度传感器的温度边界值，则取边界值对应的Qk和Qb值，若采集的当前温度没有超出高度传感器的温度边界值，则利用线性插值求得当前温度下的Qk和Qb值；计算得到Qx，求得高度传感器对应的当前静压值；并求得当前高度值。提高了系统运算的可靠性，提高了开伞器的稳定性和反应效率。

Description

一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法
技术领域
本发明涉及一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法。
背景技术
开伞器需要实时采集高度数据，当高度小于等于预设开伞高度时，输出开伞指令。由于开伞器采用芯片TMS320F2812，它只支持定点运算。TI虽然给出了解决方案，即提供C语言浮点运算库，编写了浮点运算函数，在函数中用定点运算来完成具体运算，计算完成后保存为浮点数。这种方案由于采用函数库的方式，一方面运算较慢，不太适合于需要实时解析当前高度的开伞器项目。另一方面由于浮点数的未定义性NAN，浮点数据处理可能出现异常。对于关键、重要的软件应避免使用浮点数。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，提高了系统运算的可靠性，提高了开伞器的稳定性和反应效率。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，高度传感器的电压值v＝kx+b(1)，其中x为高度传感器的静压值，k和b均为高度传感器的系数值，高度传感器的电压值v与高度传感器的电压AD值N之间的转换关系式为
Figure GDA0003147801150000011
(2)，其中v为高度传感器的电压值，N为高度传感器的电压AD值；
所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，包括以下步骤：
S1，依据公式(1)和公式(2)求得k的Q定点位数表达式，并根据高度传感器取值范围和高度传感器的电压标定范围求得k的Q定点位数；
S2，求得x的Q定点位数表达式和b的Q定点位数表达式，依据经验确定x的Q定点位数，b的Q定点位数；
S3，将高度传感器在相应温度下标定的k，带入k的Q定点位数表达式中Qk；
将高度传感器在相应温度下标定的b，带入b的Q定点位数表达式中Qb；
S4，采集当前高度传感器温度，若采集的当前温度超出高度传感器的温度边界值，则取边界值对应的Qk和Qb值，若采集的当前温度没有超出高度传感器的温度边界值，则利用线性插值求得当前温度下的Qk和Qb值；
S5，采集高度传感器的当前的电压AD值N；
S6，将N、Qk和Qb带入公式计算得到Qx，从而求得高度传感器对应的当前静压值；
S7，根据高度传感器的当前静压值，求得当前高度值。
按照上述技术方案，所述的步骤S1中，将k进行Q定点位数表达式的具体求取过程为：
将公式(2)带入公式(1)，得到：
Figure GDA0003147801150000021
并将公式写成左边是x的形式，得到
Figure GDA0003147801150000022
其中Vref＝3，N为采集的AD值，N的范围为0～4095；
将公式(3)改写为：
Figure GDA0003147801150000023
依据公式(4)对k进行Q定点位数表达式为
Figure GDA0003147801150000024
按照上述技术方案，在所述的步骤S2中，b的Q定点位数表达式为
Figure GDA0003147801150000025
其中Q＝15；
x的Q定点位数表达式为x×2Q＝Qx，其中Q＝8。
按照上述技术方案，所述的步骤S1中，确定k的Q定点位数的具体包括以下步骤：
1)设vh、vl表示高度传感器标定电压的最高值和最小值，xmax和xmin表示传感器测量的最大值和最小值，分别带入公式(1),得到：
vh＝kxmax+b 公式(a)
vl＝kxmin+b 公式(b)
2)将公式(b)减公式(a)得到：
k＝(vh-vl)/(xmax-xmin) 公式(c)
3)将公式(c)带入k的Q定表达式的一部分(4096×Vref)/(4095×k)得到：
Figure GDA0003147801150000026
其中xmax为102，xmin为15，vh为3，vl为0，Vref＝3；
4)(4096×Vref)/(4095×k)的对应Q定位数为7位，结合k的Q定点表达式，求得k的Q定点位数为Q＝15-7＝8。
按照上述技术方案，在所述的步骤S3中，
以高度传感器在温度-55℃下标定的k＝0.02813314，带入Qk公式，得到Qk＝27292；
以高度传感器在温度-55℃下标定的b＝0.0076477，带入Qb公式，得到Qb＝83。
按照上述技术方案，在所述的步骤S6中，计算得到Qx的具体公式为：
Figure GDA0003147801150000031
本发明具有以下有益效果：
本发明针对开伞器的高度传感器数据的特点，设计了一种Q定点表示方法，该方法直接将采集的高度AD信号，采用Q定点运算，得到最终的静压值，从而测算到相应高度，运算速度快，效率高，适合于采用定点芯片的开伞器、控制器项目，避免采用浮点数可能出现NAN异常情况，提高了系统运算的可靠性，提高了开伞器的稳定性和反应效率。
附图说明
图1是本发明实施例中开伞器的高度传感器的Q定点表示方法的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1所示，本发明提供的一个实施例中的一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，高度传感器的电压值v＝kx+b(1)，其中x为高度传感器的静压值，通过高度传感器的静压值即可计算出相应的海拔高度值，k和b均为高度传感器的系数值，高度传感器的电压值v与高度传感器的电压AD值N之间的转换关系式为
Figure GDA0003147801150000032
(2)，其中v为高度传感器的电压值，N为高度传感器的电压AD值；
所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，包括以下步骤：
S1，依据公式(1)和公式(2)求得k的Q定点位数表达式
Figure GDA0003147801150000033
并根据高度传感器取值范围和高度传感器的电压标定范围求得k的Q定点位数为8位；
S2，求得x的Q定点位数表达式和b的Q定点位数表达式，并依据经验确定x的Q定点位数采用8位，b的Q定点位数采用15位；
S3，将高度传感器在相应温度下标定的k，带入k的Q定点位数表达式中Qk＝256×4096×3/(4095×k)；
将高度传感器在相应温度下标定的b，带入b的Q定点位数表达式中Qb＝4095×32768×b/(4096×3)；
S4，采集当前高度传感器温度，若采集的当前温度超出高度传感器的温度边界值，则取边界值对应的Qk和Qb值，若采集的当前温度没有超出高度传感器的温度边界值，则利用线性插值求得当前温度下的Qk和Qb值；
S5，采集高度传感器的当前的电压AD值N；
S6，将N、Qk和Qb带入公式计算得到Qx，从而求得高度传感器对应的当前静压值；
S7，根据高度传感器的当前静压值，求得当前高度值。
进一步地，所述的步骤S1中，将k进行Q定点位数表表达式的具体求取过程为：
将公式(2)带入公式(1)，得到：
Figure GDA0003147801150000041
并将公式写成左边是x的形式，得到
Figure GDA0003147801150000042
其中Vref＝3，N为采集的AD值，N的范围为0～4095；
将公式(3)改写为：
Figure GDA0003147801150000043
依据公式(4)对k进行Q定点位数表达式为
Figure GDA0003147801150000044
进一步地，在所述的步骤S2中，b的Q定点位数表达式为
Figure GDA0003147801150000045
其中Q＝15；
x的Q定点位数表达式为x×2Q＝Qx，其中Q＝8。
进一步地，所述的步骤S1中，确定k的Q定点位数的具体过程包括以下步骤：
1)设vh、vl表示高度传感器标定电压的最高值和最小值，xmax和xmin表示传感器测量的最大值和最小值，分别带入公式(1),得到:
vh＝kxmax+b 公式(a)
vl＝kxmin+b 公式(b)
2)将公式(b)减公式(a)得到：
k＝(vh-vl)/(xmax-xmin) 公式(c)
3)将公式(c)带入k的Q定表达式的一部分(4096×Vref)/(4095×k)得到：
Figure GDA0003147801150000051
其中xmax为102，xmin为15，vh为3，vl为0，Vref＝3；
4)(4096×Vref)/(4095×k)的对应Q定位数为7位(即2的7次方为128)，结合k的Q定点表达式，求得k的Q定点位数为Q＝15-7＝8，因为数据表示的时候，考虑用16位表示，也就是2个字节，除去最高位的符号位，剩余可以利用的就只有15位了。
进一步地，在所述的步骤S3中，
以高度传感器在温度-55℃下标定的k＝0.02813314，带入Qk公式，得到Qk＝27292；
以高度传感器在温度-55℃下标定的b＝0.0076477，带入Qb公式，得到Qb＝83。
进一步地，将高度传感器温度[-55,70]以5℃为间隔，利用线性插值求得对应温度点的Qk和Qb。
进一步地，在所述的步骤S6中，计算得到Qx的具体公式为：
Figure GDA0003147801150000052
因此只要计算出Qk,Qb,通过硬件AD模块采集到N，带入即可计算出Qx，然后Qx/256即为实际的物理值(静压Kpa)。
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
(1)设vh、vl表示传感器标定电压的最高值和最小值，xmax和xmin表示传感器测量的最大值和最小值，分别带入v＝kx+b,得到:
vh＝kxmax+b (公式1)
vl＝kxmin+b (公式2)
公式2减公式1得到：
k＝(vh-vl)/(xmax-xmin) (公式3)
将公式3带入(4096×Vref)/(4095×k),得到：
Figure GDA0003147801150000053
只需要7位即可表示，所以k的Q＝15-7＝8(S1)；
(2)静压x的Q取8，b的Q取15(S2)；
(3)以传感器在-55度标定的k＝0.02813314,带入Qk公式，得到Qk＝27292(S3)；
(4)将传感器在-55度标定的b＝0.0076477，带入Qb公式，得到Qb＝83(S4)，将温度[-55,70]以5度为间隔，按步骤(3)和步骤(4)，求得每个温度点的Qk和Qb(S4)；
(5)采集当前温度值t，假设为t＝28度(S5)；
(6)判断温度是否超出边界(S6)，未超出，则采用线性插值计算该温度下的和Qk、Qb，
Figure GDA0003147801150000061
其中Qk25、Qb25和Qk30、Qb30分别是25度和30度的Qk、Qb(S8)；
(7)采集静压传感器N值，假设N＝3120(S9)；
(8)将N、Qk和Qb带入Qx计算公式，则
Qx＝Qk×(8N-Qb)/215＝27726×(8×3120-60)/215＝21068(S10)；
(9)静压Ps＝Qx/256＝82Kpa(S11)。
一种高度传感器的Q定点表示方法，包括：本方案将高度传感器物理值(浮点数)与高度传感器的电压值(浮点数)转换公式v＝kx+b，高度传感器电压值与AD值转换公式
Figure GDA0003147801150000062
相结合进行Q定点方法公式推导；
本发明x的Q定点取值为8，k的Q定点取值根据高度传感器的取值范围(15Kpa～102Kpa)和静压传感器标定的电压范围(VL～VH)确定Q取值，B的Q定点取值为15；
本发明数据长度采用16位的Q定点表示，并将最高位作为符号位；
本发明根据当前温度，采用线性插值得到Qk和Qb；
本发明确定Q后，将采集的传感器的AD值带入计算公式即可得到最终传感器的Qx，除以256，得到传感器最终值。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，其特征在于，高度传感器的电压值v＝kx+b (1)，其中x为高度传感器的静压值，k和b均为高度传感器的系数值，高度传感器的电压值v与高度传感器的电压AD值N之间的转换关系式为
Figure FDA0003147801140000011
其中v为高度传感器的电压值，N为高度传感器的电压AD值；
所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，包括以下步骤：
S1，依据公式(1)和公式(2)求得k的Q定点位数表达式，并根据高度传感器取值范围和高度传感器的电压标定范围求得k的Q定点位数；
S2，求得x的Q定点位数表达式和b的Q定点位数表达式，确定x的Q定点位数，b的Q定点位数；
S3，将高度传感器在相应温度下标定的k，带入k的Q定点位数表达式中Qk；
将高度传感器在相应温度下标定的b，带入b的Q定点位数表达式中Qb；
S4，采集当前高度传感器温度，若采集的当前温度超出高度传感器的温度边界值，则取边界值对应的Qk和Qb值，若采集的当前温度没有超出高度传感器的温度边界值，则利用线性插值求得当前温度下的Qk和Qb值；
S5，采集高度传感器的当前的电压AD值N；
S6，将N、Qk和Qb带入公式计算得到Qx，从而求得高度传感器对应的当前静压值；
S7，根据高度传感器的当前静压值，求得当前高度值；
在所述的步骤S6中，计算得到Qx的具体公式为：
Figure FDA0003147801140000012
2.根据权利要求1所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，其特征在于，所述的步骤S1中，将k进行Q定点位数表达式的具体求取过程为：
将公式(2)带入公式(1)，得到：
Figure FDA0003147801140000013
并将公式写成左边是x的形式，得到
Figure FDA0003147801140000014
其中Vref＝3，N为采集的AD值，N的范围为0～4095；
将公式(3)改写为：
Figure FDA0003147801140000015
依据公式(4)对k进行Q定点位数表达式为
Figure FDA0003147801140000021
3.根据权利要求2所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，其特征在于，在所述的步骤S2中，b的Q定点位数表达式为
Figure FDA0003147801140000022
其中Q＝15；
x的Q定点位数表达式为x×2Q＝Qx，其中Q＝8。
4.根据权利要求2所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，其特征在于，所述的步骤S1中，确定k的Q定点位数的具体过程包括以下步骤：
1)设vh、vl表示高度传感器标定电压的最高值和最小值，xmax和xmin表示传感器测量的最大值和最小值，分别带入公式(1),得到：
vh＝kxmax+b 公式(a)
vl＝kxmin+b 公式(b)
2)将公式(b)减公式(a)得到：
k＝(vh-vl)/(xmax-xmin) 公式(c)
3)将公式(c)带入k的Q定表达式的一部分(4096×Vref)/(4095×k)得到：
Figure FDA0003147801140000023
其中xmax为102，xmin为15，vh为3，vl为0，Vref＝3；
4)(4096×Vref)/(4095×k)的对应Q定位数为7位，结合k的Q定点表达式，求得k的Q定点位数为Q＝15-7＝8。
5.根据权利要求1所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，其特征在于，在所述的步骤S3中，
以高度传感器在温度-55℃下标定的k＝0.02813314，带入Qk公式，得到Qk＝27292；
以高度传感器在温度-55℃下标定的b＝0.0076477，带入Qb公式，得到Qb＝83。
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