CN112729311B - 惯导系统采样方法、采样系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种惯导系统采样方法、采样系统，判断惯导系统BISS是否出现时钟MA，若是，则在每个时钟MA的下降沿读取惯导系统BISS的数据SLO。本发明仅使用一套圆光栅BISS采集硬件系统，实现电机控制部件和导航解算部件的同步高速采样功能，降低硬件风险及成本，不影响电机控制部件性能，同时也解决了不确定延时造成导航解算部件采样的角度信息与陀螺加速度计信息的不同步问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据采集领域，特别是一种圆光栅惯导系统采样方法及系统。
背景技术
惯导系统中的圆光栅角度信息通过BISS通讯方式采集，BISS通讯模式为主从模式，即主机发送时钟信号MA，驱动从机输出数据信号SLO，主机芯片通过已知频率的MA信号，以及接收到的SLO信号，按照BISS通讯格式实现数据解码。在惯导系统中，电机控制部件需要实时采集当前圆光栅角度信息，来实现对被控机构的精准稳定的转动控制；同时导航解算部件也需实时获取当前的角度信息来实现姿态解算。
传统的解决方案有如下两种：方案1、电机控制部件作为主机，获取到当前圆光栅角度后立即通过专用的通讯接口转发给导航解算部件；方案2、设计两套独立的圆光栅采样系统，分别供电机控制部件和导航解算部件使用。其中方案1方式中，电机控制部件首先接收解码BISS信息，然后将角度信息按照约定波特率格式的通讯格方式发送给导航解算部件，这一方面使得导航解算部件接收到的圆光栅角度信息增加了一部分延时，直接影响导航解算的结果；另一方面也限制了角度信息采样频率，高频的角度采样与数据转发增加了电机控制部件的工作量，也受限于两部件间的传输波特率。方案2方式避免了上述问题，但这样额外需要一套BISS采集的硬件设备，增加了产品成本，提高了硬件风险，另一方面两套系统安装误差因素不同，采集的数据也不同，导致两者之间存在不确定偏差，影响后续的滤波补偿处理。因此有必要为惯导系统研制一种经济实用的圆光栅BISS采样方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种圆光栅惯导系统采样方法、采样系统，解决监测到的SLO相对MA存在导线传输延时的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种圆光栅惯导系统采样方法，包括以下步骤：
1)判断惯导系统BISS是否出现时钟MA，若是，则进入步骤2)；否则，重复步骤1)；
2)在每个时钟MA的下降沿读取惯导系统BISS的数据SLO。
本发明在每个时钟MA的下降沿来读取SLO的数据位，解决了监测到的SLO相对MA存在导线传输的延时的问题，从而可以解决不确定延时造成导航解算部件采样的角度信息与陀螺加速度计信息的不同步问题，改善提高惯组产品的性能。
步骤2)的具体实现过程包括：
A)判断是否读取到SLO的确认信息ack，若是，则进入步骤B)；否则，重复执行步骤A)；
B)查询SLO信息是否由0变为1，若是，则进入步骤C)；否则，返回步骤A)；
C)读取SLO的start位，在时钟MA的下降沿读取SLO的0位、数据位、状态位以及CRC校验信息；
D)利用所述CRC校验信息判断校验是否通过，若通过，则更新BISS数据；否则，返回步骤1)。
本发明还提供了一种圆光栅BISS采样系统，其包括：
电机控制模块，用于发送惯导系统BISS时钟MA至光栅读数头；
光栅读数头，用于在接收到时钟MA后，将惯导系统BISS的数据SLO回传至电机控制部件；
导航解算模块，用于在每个时钟MA的下降沿，从所述光栅读数头同步读取惯导系统BISS的数据SLO的信息。
本发明仅使用一套BISS型圆光栅采集硬件系统，实现电机控制部件和导航解算部件的同步高速采样功能，降低硬件风险及成本，不影响电机控制部件性能，同时也避免不确定延时造成导航解算部件采样的角度信息与陀螺加速度计信息的不同步问题。本发明可应用于使用BISS方式进行圆光栅角度采样的惯组产品中，使用监测型的BISS采样方案实现高速同步的角度信息采样，提高惯组产品的性能。
所述导航解算模块具体执行如下操作：
A)判断是否读取到SLO的确认信息ack，若是，则进入步骤B)；否则，重复执行步骤A)；
B)查询SLO信息是否由0变为1，若是，则进入步骤C)；否则，返回步骤A)；
C)读取SLO的start位，在时钟MA的下降沿读取SLO的0位、数据位、状态位以及CRC校验信息；
D)利用所述CRC校验信息判断校验是否通过，若通过，则更新BISS数据；否则，重新从所述电机控制模块读取惯导系统BISS的数据SLO的信息。
所述惯导系统BISS的时钟MA和数据SLO均通过差分方式传输。
本发明所述导航解算模块从所述光栅读数头同步读取惯导系统BISS的数据SLO的具体实现过程包括：导航解算模块生成同步采样脉冲信号，并传输至电机控制模块；所述电机控制模块在接收到所述同步采样脉冲信号后，生成同步采样触发信号，实现导航解算模块和电机控制模块的同步采样。
所述电机控制模块与所述光栅读数头之间的通讯线上引出有分支线；所述分支线接入所述导航解算模块。
本发明还包括解码模块，用于对导航解算模块接收到的监测信息进行实时解码。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
1、本发明仅使用一套圆光栅BISS采集硬件系统，实现电机控制部件和导航解算部件的同步高速采样功能，降低硬件风险及成本，不影响电机控制部件性能，同时也解决了不确定延时造成导航解算部件采样的角度信息与陀螺加速度计信息的不同步问题。
2、本发明可应用于使用BISS方式进行圆光栅角度采样的惯组产品中，使用监测型的BISS采样方案实现高速同步的角度信息采样，提高惯组产品的性能。
附图说明
图1为本发明监测型BISS采样电路结构框图。
图2为本发明实施例1方法流程图；
图3为本发明实施例1BISS通讯的传输信息波形关系图。
具体实施方式
惯导系统BISS的时钟MA和数据SLO都是差分方式传输，通过引出检测线到导航解算部件的差分接收芯片端口，转换为单端MA和SLO波形输入到FPGA芯片。通过资料可得出BISS通讯的传输波形关系图如图1所示。
本发明实施例1中，考虑到监测到的SLO相对MA存在导线传输的延时，在FPGA内设计采样模块，在每个时钟MA的下降沿来读取SLO的数据位，结合BISS传输信息波形关系图1，监测型BISS解码逻辑软件的处理流程如图2所示。
导航解算部件用温补晶振生成同步采样脉冲信号syn_clk输出到电机控制部件，用于生成宽温度范围高精度的同步采样触发信号，实现导航解算部件和电机控制部件的同步高速采样。
如图1，本发明实施例1实现过程包括：
1)判断惯导系统BISS是否出现时钟MA，若是，则进入步骤2)；否则，重复步骤1)；
2)在每个时钟MA的下降沿读取惯导系统BISS的数据SLO。
上述步骤2)的具体实现过程包括：
A)判断是否读取到SLO的确认信息ack，若是，则进入步骤B)；否则，重复执行步骤A)；
B)查询SLO信息是否由0变为1，若是，则进入步骤C)；否则，返回步骤A)；
C)读取SLO的start位，在时钟MA的下降沿读取SLO的0位、数据位、状态位以及CRC校验信息；
D)利用所述CRC校验信息判断校验是否通过，若通过，则更新BISS数据；否则，返回步骤1)。
本发明实施例2采样系统电路的设计如图3所示。该系统包括：
电机控制模块，用于发送惯导系统BISS时钟MA至光栅读数头；
光栅读数头，用于在接收到时钟MA后，将惯导系统BISS的数据SLO回传至电机控制部件；
导航解算模块，用于监测接收MA和SLO，在每个时钟MA的下降沿，从所述光栅读数头同步读取惯导系统BISS的数据SLO的信息。具体实现过程包括：导航解算模块生成同步采样脉冲信号，并传输至电机控制模块；所述电机控制模块在接收到所述同步采样脉冲信号后，生成同步采样触发信号，实现导航解算模块和电机控制模块的同步采样。
导航解算模块具体执行如下操作：
A)判断是否读取到SLO的确认信息ack，若是，则进入步骤B)；否则，重复执行步骤A)；
B)查询SLO信息是否由0变为1，若是，则进入步骤C)；否则，返回步骤
A)；
C)读取SLO的start位，在时钟MA的下降沿读取SLO的0位、数据位、状态位以及CRC校验信息；
D)利用所述CRC校验信息判断校验是否通过，若通过，则更新BISS数据；
否则，重新从所述电机控制模块读取惯导系统BISS的数据SLO的信息。
电机控制部件作为BISS通讯的主机，发送时钟MA到从机圆光栅读数头，圆光栅读数头回送数据SLO信号到电机控制部件，形成一个点对点的主从系统。惯导系统BISS的时钟MA和数据SLO均通过差分方式传输。
在图3中时钟MA和数据SLO的差分通讯线上分别引出分支线到导航解算部件，作为MA和SLO的监测接口，在导航解算部件的FPGA芯片中设计BISS监测解码模块，实现对导航解算模块接收到的监测信息进行实时解码。
Claims (6)
1.一种惯导系统采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)判断惯导系统是否出现时钟MA，若是，则进入步骤2)；否则，重复步骤1)；
2)在每个时钟MA的下降沿读取惯导系统BISS的数据SLO；
步骤2)的具体实现过程包括：
A)判断是否读取到SLO的确认信息ack，若是，则进入步骤B)；否则，重复执行步骤A)；
B)查询SLO信息是否由0变为1，若是，则进入步骤C)；否则，返回步骤A)；
C)读取SLO的start位，在时钟MA的下降沿读取SLO的0位、数据位、状态位以及CRC校验信息；
D)利用所述CRC校验信息判断校验是否通过，若通过，则更新BISS数据；否则，返回步骤1)。
2.一种采样系统，其特征在于，包括：
电机控制模块，用于发送惯导系统时钟MA至光栅读数头；
光栅读数头，用于在接收到时钟MA后，将惯导系统的数据SLO回传至电机控制部件；
导航解算模块，用于监测接收MA和SLO，在每个时钟MA的下降沿，从所述光栅读数头同步读取惯导系统的数据SLO的信息；
所述导航解算模块具体执行如下操作：
A)判断是否读取到SLO的确认信息ack，若是，则进入步骤B)；否则，重复执行步骤A)；
B)查询SLO信息是否由0变为1，若是，则进入步骤C)；否则，返回步骤A)；
C)读取SLO的start位，在时钟MA的下降沿读取SLO的0位、数据位、状态位以及CRC校验信息；
D)利用所述CRC校验信息判断校验是否通过，若通过，则更新BISS数据；否则，重新从所述电机控制模块读取惯导系统的数据SLO的信息。
3.根据权利要求2所述的采样系统，其特征在于，所述惯导系统的时钟MA和数据SLO均通过差分方式传输。
4.根据权利要求2所述的采样系统，其特征在于，所述导航解算模块从所述光栅读数头同步读取惯导系统的数据SLO的具体实现过程包括：导航解算模块生成同步采样脉冲信号，并传输至电机控制模块；所述电机控制模块在接收到所述同步采样脉冲信号后，生成同步采样触发信号，实现导航解算模块和电机控制模块的同步采样。
5.根据权利要求2～4之一所述的采样系统，其特征在于，所述电机控制模块与所述光栅读数头之间的通讯线上引出有分支线；所述分支线接入所述导航解算模块。
6.根据权利要求2～4之一所述的采样系统，其特征在于，还包括解码模块，用于对导航解算模块接收到的监测信息进行实时解码。
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