CN111896030B - 一种光纤陀螺数据结构配置方法、数据结构及解析方法 - Google Patents

一种光纤陀螺数据结构配置方法、数据结构及解析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光纤陀螺数据结构配置方法、数据结构及解析方法，将陀螺数据采用统一的数据结构来描述，在读入陀螺数据对应的数据结构之后，无需进行不同的数据帧解析工作，对所有陀螺数据均可以采用同一种数据解析算法，大大提高了数据帧解析工作效率，且无需对测试软件或数据转换硬件进行修改升级，对未来新出现的数据帧格式也可以动态配置成该数据结构来描述，大大降低了测试软件和测试系统的维护难度，极大地提高了光纤陀螺测试系统的通用性和可靠性。

Description

一种光纤陀螺数据结构配置方法、数据结构及解析方法
技术领域
本发明属于光纤陀螺测量技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺测试数据结构配置方法、数据结构及其解析方法。
背景技术
光纤陀螺在完成装配和调试后，需要对其性能和指标进行测试和评估。目前常见的两种测试方法是软件测试方法和软硬件结合测试方法。
软件测试方法直接将陀螺数据(陀螺测试数据)接入测试计算机的硬件通信接口，在测试计算机上利用对应的测试软件实现数据的读入、数据帧解析和数据处理等工作。
软硬件结合测试方法则先将陀螺数据接入一个数据转换硬件，在数据转换硬件内实现对数据的读入、数据帧解析和数据处理等工作，然后以统一的数据帧格式向测试计算机发送标准数据帧，测试计算机利用对应的测试软件实现二次数据的读入、数据帧解析和数据处理等工作。
由于光纤陀螺的型号众多，不同型号的光纤陀螺可能采用不同的通信协议和数据帧格式，每个陀螺数据均包括帧头、速率数据、温度数据以及校验字，但是每个特征数据(速率数据和温度数据)的格式可能不一致，例如速率数据可能为一个，也可能为两个或三个，而每个速率数据的长度可能是28位，也可能是32位(同一型号陀螺的特征数据的位数是一致的)，这就导致一套测试软件或测试系统需要进行不同的数据帧解析工作。且随着新型号的出现，必然会产生新的数据帧格式。在此条件下，为了达到对新型号陀螺的测试要求，需要对测试软件或数据转换硬件进行升级以加入新的数据帧解析算法，这将对测试软件和测试系统的维护带来很大的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤陀螺数据结构配置方法、数据结构及其解析方法，以解决现有陀螺测试数据结构不一致导致需要进行不同的数据帧解析工作，进而导致测试软件和测试系统维护困难的问题。
本发明独立权利要求的技术方案解决了上述发明目的中的一个或多个。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种光纤陀螺数据结构配置方法，包括：
提取陀螺数据中的共性特征数据；
对所述共性特征数据的数据格式进行指定；
将所述陀螺数据的帧头写入数据结构的帧头，按照指定的数据格式将所述共性特征数据写入数据结构的数据位，将所述陀螺数据的校验字写入数据结构的校验信息。
本发明光纤陀螺数据结构配置方法，将原始陀螺数据采用统一的数据结构来描述，在读入陀螺数据对应的数据结构之后，无需进行不同的数据帧解析工作，对所有陀螺数据均可以采用同一种数据解析算法，大大提高了数据帧解析工作效率，且无需对测试软件或数据转换硬件进行修改升级，对未来新出现的数据帧格式也可以动态配置成该数据结构来描述，大大降低了测试软件和测试系统的维护难度，极大地提高了光纤陀螺测试系统的通用性和可靠性。
进一步地，所述共性特征数据包括速率数据和温度数据。
进一步地，所述共性特征数据的数据格式为数据个数、每个数据的总位数、每个数据的字节有效位数、数据字节补齐方式、数据字节高位方式以及每个数据位置。
进一步地，所述校验信息包括校验方式、校验字节位置、校验长度、校验起始字节以及数据帧总长度。
本发明还提供一种光纤陀螺数据的数据结构，包括帧头、数据位和校验信息；以陀螺数据的帧头作为数据结构的帧头，以按照指定的数据格式写入的共性特征数据作为数据结构的数据位，以陀螺数据的校验字作为数据结构的校验信息。
进一步地，所述指定的数据格式包括数据个数、每个数据的总位数、每个数据的字节有效位数、数据字节补齐方式、数据字节高位方式以及每个数据位置。
进一步地，所述数据结构还包括特征值信息，根据每个陀螺数据的差异性，将特征值信息写入数据结构中，特征值信息不参与数据帧解析工作，用于校验陀螺数据包是否正确，例如状态字。
本发明还提供一种如上所述数据结构的解析方法，包括采用数据解析算法对数据结构进行解析。
进一步地，所述数据解析算法的具体解析过程为：
设定一个长度为32位的数据结果寄存器；
找出数据结构中需要解析的数据的全部字节和所在位置；
判断该数据最高位的位置；如果最高位在前，则将全部字节按照先后顺序依次拼接后写入数据结果寄存器内；如果最高位在后，则将全部字节反置后按照先后顺序依次拼接后写入数据结果寄存器内；
提取该数据的最高位作为符号位；
判断该数据的长度是否小于32位，如果小于32位，则在数据结果寄存器的高位补齐符号位，即完成该数据的解析工作。
每个共性特征数据中的每个数据都可以按照上述解析步骤来进行数据解析，所有共性特征数据中的所有数据都可以采用同一种解析算法来进行解析，无需因为原始陀螺数据格式不同而采用不同的数据帧解析算法，大大降低了测试软件和测试系统的维护难度，该解析过程也验证了数据结构的有效性。
有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种光纤陀螺数据结构配置方法、数据结构及解析方法，将原始陀螺数据采用统一的数据结构来描述，在读入陀螺数据对应的数据结构之后，无需进行不同的数据帧解析工作，对所有陀螺数据均可以采用同一种数据解析算法，大大提高了数据帧解析工作效率，且无需对测试软件或数据转换硬件进行修改升级，对未来新出现的数据帧格式也可以动态配置成该数据结构来描述，大大降低了测试软件和测试系统的维护难度，极大地提高了光纤陀螺测试系统的通用性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中光纤陀螺数据结构示意图；
图2是本发明实施例1中光纤陀螺数据结构的解析过程；
图3是本发明实施例1中字节反置示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明所提供的一种光纤陀螺数据结构配置方法，包括：
1、提取陀螺数据中的共性特征数据。
根据光纤陀螺测试的特殊性，光纤陀螺测试主要是对速率信息和温度信息进行采集和处理，因此，提取原始陀螺数据中的共性特征数据即为提取速率数据和温度数据。
2、对共性特征数据的数据格式进行指定。
共性特征数据为后续需要参与数据处理的数据，因此，数据解析主要是解析出共性特征数据，对所有共性特征数据均采用同一种数据格式来描述，即可采用同一种数据解析算法来进行解析。
每个共性特征数据的数据格式为数据个数、每个数据的总位数、每个数据的字节有效位数、数据字节补齐方式、数据字节高位方式以及每个数据位置，如表1所示。
3、将原始陀螺数据的帧头写入数据结构的帧头，按照指定的数据格式将共性特征数据写入数据结构的数据位，将原始陀螺数据的校验字写入数据结构的校验信息，如图1所示，虚线框表示数据结构中可以没有该项。
根据数据结构的形式，将原始陀螺数据写入到数据结构中，使所有陀螺数据采用统一的数据结构来描述，如表1所示，陀螺数据写入数据结构的具体步骤为：
3.1在陀螺数据的数据帧格式中找到帧头信息，如果帧头有多个字节，则选取第一个字节作为帧头信息，写入数据结构中的“帧头”；
3.2在陀螺数据的数据帧格式中找到速率数据，将速率数据的个数写入数据结构中的“速率个数”；
3.3将速率数据的总位数写入“每个数据的总位数”，例如：28位速率数据写入28，32位速率数据写入32；所有速率数据的总位数一致，因此只需写入一次“每个数据的总位数”；
3.4将速率数据每个字节包含的有效位数写入“每个数据的字节有效位数”，如果字节有效位数不是8，则需要将补齐的位置写入“数据字节补齐方式”，如果是在高位补齐，则“数据字节补齐方式”为1，如果是在低位补齐，则“数据字节补齐方式”为0；所有速率数据的字节有效位数一致，因此只需写入一次“数据字节补齐方式”；
3.5根据速率数据在陀螺数据的数据帧格式中的高低位排列顺序，将排序写入“数据字节高位方式”，如果高位在前，则“数据字节高位方式”为1，如果低位在前，则“数据字节高位方式”为0；所有速率数据的高低位排列顺序一致，因此只需写入一次“数据字节高位方式”；
3.6将速率数据在陀螺数据的数据帧格式中的位置写入对应的“每个数据位置”，没有的速率数据可以留空或写入任意值，该值将不会生效。每个速率数据的位置不同，因此，有几个速率数据就需要写入几次“每个数据位置”。
3.7按照步骤3.2～3.6将温度数据的信息或参数写入数据结构的对应参数项，即完成了所有温度数据写入数据结构中，即完成了共性特征数据按照指定的数据格式写入数据结构中；
3.8在陀螺数据的数据帧格式中找到校验字，将校验方式、校验字节位置、校验长度、校验起始字节以及数据帧总长度等参数写入数据结构中的对应位置，即完成了陀螺数据以统一的数据结构来描述。
表1数据结构列表
名称 参数值 数据说明
帧头 Int8 定义一个字节帧头
速率个数 1/2/3/4 定义陀螺数据中速率数据的个数
每个速率数据的总位数 Int8 定义一个速率数据的总长度
每个速率数据的字节有效位数 1～8 速率数据中每个字节的有效位数
速率数据字节补齐方式 0/1 1——高位补齐，0——低位补齐
速率数据字节高位方式 0/1 1——高位在前，0——低位在前
速率数据1位置 Int8 速率数据1所在的帧位置，0——紧跟帧头
速率数据2位置 Int8 速率数据2所在的帧位置，0——紧跟速率数据1
速率数据3位置 Int8 速率数据3所在的帧位置，0——紧跟速率数据2
速率数据4位置 Int8 速率数据4所在的帧位置，0——紧跟速率数据3
温度个数 1/2/3/4 定义陀螺数据中温度数据的个数
每个温度数据的总位数 Int8 定义一个温度数据的总长度
每个温度数据的字节有效位数 1～8 温度数据中每个字节的有效位数
温度数据字节补齐方式 0/1 1——高位补齐，0——地位补齐
温度数据字节高位方式 0/1 1——高位在前，0——低位在前
温度数据1位置 Int8 温度数据1所在的帧位置，0——紧跟速率数据
温度数据2位置 Int8 温度数据2所在的帧位置，0——紧跟温度数据1
温度数据3位置 Int8 温度数据3所在的帧位置，0——紧跟温度数据2
温度数据4位置 Int8 温度数据4所在的帧位置，0——紧跟温度数据3
校验方式 Int8 逻辑校验的ASCII码值
校验字节位置 Int8 校验字节在数据结构中的位置
校验长度 Int8 参与校验的字节个数
校验起始字节 Int8 参与校验字节的第一个字节所在的帧位置
数据帧总长度 Int8 数据结构中所有字节个数
如图1所示，本发明还提供一种光纤陀螺数据的数据结构，包括帧头、数据位和校验信息；以陀螺数据的帧头作为数据结构的帧头，以按照指定的数据格式写入的共性特征数据作为数据结构的数据位，以陀螺数据的校验字作为数据结构的校验信息。
指定的数据格式包括数据个数、每个数据的总位数、每个数据的字节有效位数、数据字节补齐方式、数据字节高位方式以及每个数据位置，如表1所示。
数据结构还包括特征值信息，根据每个陀螺数据的差异性，将特征值信息写入数据结构中，特征值信息不参与数据帧解析工作，主要用于校验陀螺数据包是否正确，例如状态字，如图1所示，因此特征值信息不影响数据解析算法。
如图2所示，本发明还提供一种如上实施例所述数据结构的解析方法，包括：
1、读入数据结构；
2、载入帧头；
3、载入共性特征数据的参数，共性特征数据包括速率数据和温度数据；
4、载入校验信息；
5、载入数据解析算法；
6、采用数据解析算法对共性特征数据进行解析。
以速率数据为例，采用数据解析算法对速率数据的具体解析过程为：
6.1设定一个长度为32位的速率数据结果寄存器；
6.2找出数据结构中速率数据的全部字节和所在位置；
6.3判断速率数据最高位的位置；如果最高位在前，则将全部字节按照先后顺序依次拼接后写入速率数据结果寄存器内；如果最高位在后，则将全部字节反置后按照先后顺序依次拼接后写入速率数据结果寄存器内，如图3所示，Bi为第i个字节，bj为该字节中的第j位，b1表示低位，b8表高位，如果低位在前，高位在后，则先将全部字节反置，使高位在前，低位在后，然后再按照顺序依次拼接；
6.4提取速率数据的最高位作为符号位(符号位为0或1)；
6.5判断速率数据的长度是否小于32位，如果小于32位，则在速率数据结果寄存器的高位补齐符号位，例如，如果该数据为28位，则补4个符号位(0000或1111)，如果该数据为24位，则补8个符号位(00000000或11111111)，即完成速率数据的解析工作。
温度数据也可以按照步骤6.1-6.5来进行数据解析，速率数据和温度数据都可以采用同一种解析算法来进行解析，无需因为陀螺数据格式不同而采用不同的数据帧解析算法，大大降低了测试软件和测试系统的维护难度，该解析过程也验证了数据结构的有效性。
实施例2
以包含多个速率数据的原始陀螺数据为示例1，以包含特征值信息的原始陀螺数据为示例2，以包含一个速率数据和一个温度数据的原始陀螺数据为示例3，分别将这些原始陀螺数据动态配置成本发明的数据结构来描述，如表2-5所示，使原始陀螺数据以统一的数据结构来表述，即可以采用同一种数据解析算法来进行解析，提高了解析效率，大大降低了测试软件和测试系统的维护难度。
表2包含多个速率数据的原始陀螺数据(示例1)
Figure BDA0002618711650000071
表3包含特征值信息的原始陀螺数据(示例2)
Figure BDA0002618711650000081
表4包含一个速率数据和一个温度数据的原始陀螺数据(示例3)
Figure BDA0002618711650000082
表5原始陀螺数据对应的数据结构列表
名称 参数值 示例1 示例2 示例3
帧头 Int8 80 80 99
速率个数 1/2/3/4 3 1 1
每个速率数据的总位数 Int8 28 28 32
每个速率数据的字节有效位数 1～8 7 7 7
速率数据字节补齐方式 0/1 1 1 1
速率数据字节高位方式 0/1 1 1 0
速率数据1位置 Int8 2 2 2
速率数据2位置 Int8 6 0 0
速率数据3位置 Int8 10 0 0
速率数据4位置 Int8 0 0 0
温度个数 1/2/3/4 1 1 1
每个温度数据的总位数 Int8 14 14 14
每个温度数据的字节有效位数 1～8 7 7 7
温度数据字节补齐方式 0/1 1 1 1
温度数据字节高位方式 0/1 1 1 1
温度数据1位置 Int8 14 6 7
温度数据2位置 Int8 0 0 0
温度数据3位置 Int8 0 0 0
温度数据4位置 Int8 0 0 0
校验方式 Int8 0 1 1
校验字节位置 Int8 16 9 9
校验长度 Int8 14 7 7
校验起始字节 Int8 2 2 2
数据帧总长度 Int8 16 9 9
根据表2和5可知，示例1中包括3个速率数据和1个温度数据，每个速率数据的总位数均为28位，每个速率数据的字节有效位数为7，字节补齐方式为高位补齐，字节高位方式为高位在前，第一个速率数据的位置为第2个字节序号，第二个速率数据的位置为第6个字节序号，第三个速率数据的位置为第10个字节序号，0表示没有第四个速率数据；温度数据的总位数为14位，字节有效位数为7，字节补齐方式为高位补齐，字节高位方式为高位在前，温度数据的位置为第14个字节序号；校验方式为0表示和校验，为1表示异或校验，2表示不校验，校验字节位置为16表示校验字的位置为第16个字节序号，校验长度为数据位的长度(即速率数据和温度数据的字节数)，校验起始字节表示第一共性特征数据的起始字节，即第一个速率数据起始字节(示例1为第2个字节)，数据帧总长度为整个原始陀螺数据的总字节数，为16字节。同样可以将示例2和3的原始陀螺数据均表述成统一的数据结构形式，因此，任意数据帧格式的原始陀螺测试数据均可以表述成本发明的数据结构形式，均可以采用同一种数据解析算法来进行数据解析，大大降低了测试软件和测试系统的维护难度。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光纤陀螺数据结构配置方法，其特征在于，包括：
提取陀螺数据中的共性特征数据；
对所述共性特征数据的数据格式进行指定；
将所述陀螺数据的帧头写入数据结构的帧头，按照指定的数据格式将所述共性特征数据写入数据结构的数据位，将所述陀螺数据的校验字写入数据结构的校验信息。
2.如权利要求1所述的光纤陀螺数据结构配置方法，其特征在于：所述共性特征数据包括速率数据和温度数据。
3.如权利要求1所述的光纤陀螺数据结构配置方法，其特征在于：所述共性特征数据的数据格式包括数据个数、每个数据的总位数、每个数据的字节有效位数、数据字节补齐方式、数据字节高位方式以及每个数据位置。
4.如权利要求1-3中任一项所述的光纤陀螺数据结构配置方法，其特征在于：所述校验信息包括校验方式、校验字节位置、校验长度、校验起始字节以及数据帧总长度。
5.一种光纤陀螺数据结构的解析方法，所述数据结构由权利要求1~4中任一项所述的光纤陀螺数据结构配置方法进行配置，其特征在于：所述解析方法包括采用数据解析算法对所述数据结构进行解析。
6.如权利要求5所述的光纤陀螺数据结构的解析方法，其特征在于：所述数据解析算法的具体解析过程为：
设定一个长度为32位的数据结果寄存器；
找出数据结构中需要解析的数据的全部字节和所在位置；
判断该数据最高位的位置；如果最高位在前，则将全部字节按照先后顺序依次拼接后写入数据结果寄存器内；如果最高位在后，则将全部字节反置后按照先后顺序依次拼接后写入数据结果寄存器内；
提取该数据的最高位作为符号位；
判断该数据的长度是否小于32位，如果小于32位，则在数据结果寄存器的高位补齐符号位，即完成该数据的解析工作。
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