CN117705091A - 基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，属于风洞试验中姿态与轨迹测量的传感器领域；方法包括：S1、试验模型内置大量程（以解决振动冲击所致的削峰误差）石英挠性加速度计测量其俯仰与滚转角；S2、按高精度角度分辨率设计加速度计的最小电流；S3、确定最大量程、瞬态测角量程对应的最大电流；S4、建立模拟/数字转换电路，将加速度计输出电流转换为抗干扰的时序脉冲信号；S5、创建时序脉冲信号的滑窗俯仰与滚转角度计算法，解决兼具大量程、高精度与高测姿数据更新频率所面临的瓶颈问题；推导了“滚转机构置于俯仰机构上的模型支撑方式”的迎角与侧滑角计算公式，实现了高振动噪声环境下的高精度姿态实时测量。
Description
技术领域
本发明属于风洞试验及姿态与轨迹测量传感器领域，应用于试验模型（即试验对象）的姿态与轨迹参数测量领域，具体为基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法。
背景技术
精准测量气动力作用下风洞模型的姿态角，是获得高精度风洞试验数据的前提。以本领域中的大飞机为例，其风洞试验精度的世界先进水平要求阻力系数精度为0.0001，对应的姿态角中迎角精度的世界先进指标为≤0.01度，角度分辨率则需高达0.001度。
鉴于上述情况，国外已投入大量的人力物力，进行了广泛、深入和系统的试验模型姿态角测量技术的相关研究。目前，面向风洞试验的姿态测量技术主要有：激光光栅法、视频测量法和利用惯性技术进行测量等。其中，激光光栅法需要在模型表面嵌装光栅传感器，这增加了模型的制造安装难度；视频测量法需要有实时处理庞大图像数据的能力；而基于石英挠性加速度计的惯性测姿方法，具有实时性好、系统架构简单、维护方便的优点，因此受到国内外风洞试验机构的青睐。
但是，现有技术中，暂冲式风洞试验的启动与关闭对模型的冲击大，同时试验中来流脉动所致的模型振动与分离流所致的模型抖振，会将振动所致的瞬态加速度矢量和，叠加至石英挠性加速度计上，这必然要求使用大量程的石英挠性加速度计，以免石英挠性加速度计的过载损害和出现因振动加速度削峰所致的测量误差。
因此，虽然大量程石英挠性加速度计的技术已经成熟，但是现有技术无法使其同时具备角度测量精度达0.01度，分辨率达0.001度和大量程特点；另一方面，由于石英挠性加速度计安装于试验模型头部，其输出的小电流模拟信号须通过线缆，穿过模型支撑装置，再经弯刀机构后，才能进入数据采集系统；对于大型风洞试验中长达数十米的线缆，小电流模拟信号如何实现传输过程的抗干扰效果，也是以石英挠性加速度计进行高精度姿态测量试验的亟待解决的技术难题。
发明内容
基于背景技术中的现状，本发明基于大量程石英挠性加速度计，提出一种新的具有高精度特点的姿态测量方法；该方法首先应用大量程石英挠性加速度计，并将其输出的电流信号经电容充放过程转换为脉冲数字信号，解决了信号传输时的抗干扰问题；随后建立时序脉冲信号的滑窗角度计算法，来解决如何兼具大量程和高精度的姿态测量瓶颈问题，因此，本发明极其适合在高噪声振动的风洞试验中推广应用。
本发明采用了以下技术方案来实现目的：
一种基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，所述方法包括如下步骤：
S1、安装大量程石英挠性加速度计，作为试验模型的俯仰角与滚转角测量的硬件基础；
S2、基于已安装的大量程石英挠性加速度计，设计高精度姿态测量过程的角度分辨率指标，确定并设置大量程石英挠性加速度计的最小电流；
S3、确定并设置大量程石英挠性加速度计的最大量程、瞬态测角量程和最大电流，结合最小电流，作为模拟/数字转换电路的设计依据；
S4、设计模拟/数字转换电路，将大量程石英挠性加速度计输出的电流测值，转换为数字式的时序脉冲信号，传输至数据采集系统；
S5、数据采集系统对时序脉冲信号进行滑窗角度计算，得出试验模型的俯仰角与滚转角测量数据，并计算出对应的迎角与侧滑角，完成高精度姿态测量过程。
具体的，步骤S1中，进行风洞试验时，在试验模型的俯仰和滚转方向各安装一个大量程石英挠性加速度计，分别测量试验模型的俯仰角和滚转角/>，测量过程的计算式对应如下：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向的加速度测值；/>为大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转达到90度时的加速度测值；在没有振动的情况下，/>值等于风洞试验所在地的重力加速度/>值。
进一步在步骤S4中，进行风洞试验时，在试验模型的俯仰和滚转方向各安装一个大量程石英挠性加速度计，并分别连接对应的模拟/数字转换电路；模拟/数字转换电路的输入为俯仰方向大量程石英挠性加速度计的输出电流，或滚转方向大量程石英挠性加速度计的输出电流/>；
模拟/数字转换电路由电阻、电容、开关、第一比较器和第二比较器组成，电阻的一端为电路输入端，第二比较器的输出端为电路输出端，且电路输出端连接有FPGA芯片；模拟/数字转换电路的工作方式如下：
输出电流或输出电流/>经电阻给电容充电，电容电压/>分别引至第一比较器和第二比较器的其中一个输入端；第一比较器的另一个输入端连接第一参考电压，当电容电压/>达到第一参考电压大小时，第一比较器动作，第一比较器的输出端所控制的开关闭合，此开关并联与电容两端，使电容完成放电，电容放电完成后，开关断开，进行电容的新一轮充电过程；第二比较器的另一个输入端连接第二参考电压，当电容电压/>达到第二参考电压时，第二比较器动作，第二比较器的输出端向FPGA芯片输出一个方波信号；
第二参考电压低于第一参考电压，使模拟/数字转换电路中电容的每次充电过程转换为一个方波信号，转换完成后在第一比较器的控制下放电；经过多次充放电过程后，产生的多个方波信号在FPGA芯片处理下，形成数字脉冲信号，传输至数据采集系统。
进一步在步骤S5中，将FPGA芯片的处理频率记为，将数据采集系统的角度测量数据更新频率记为/>，则时序脉冲信号的滑窗角度计算过程如下：
S51、确定时序脉冲信号的滑窗长度：
式中，为俯仰方向产生的最低输入脉冲方波数量，/>为俯仰方向的瞬态测角量程；随后定义滑窗长度/>的时序脉冲队列，将其记为/>；
S52、确定角度测量数据更新频率对应的时间间隔/>：
S53、若，则表示FPGA芯片的处理能力足够支撑角度测量数据更新频率/>；此时以/>频率从时序脉冲队列/>的队尾插入时间长度为/>的时序脉冲信号数据，同时从时序脉冲队列/>的队头删除时间长度为/>的时序脉冲信号数据；每当更新一次时序脉冲队列/>的数据时，即按照下式进行一次计算：
式中，与/>为大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转达到90度时经由模拟/数字转换电路及FPGA芯片对应输出的脉冲方波数量；通过上述计算式即可得出俯仰角和滚转角/>的高精度测量结果；
S54、若，则计中间参数/>：
式中，符号表示向上取整，令：
进而以频率从时序脉冲队列/>的队尾插入时间长度为/>的时序脉冲信号数据，同时从时序脉冲队列/>的队头删除时间长度为/>的时序脉冲信号数据；每当更新一次时序脉冲队列/>的数据时，按照步骤S53中的俯仰角/>和滚转角/>的计算式进行计算，即可得出俯仰角/>和滚转角/>的高精度测量结果。
综上所述，本发明提出的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，主要包括在俯仰和滚转方向上安装大量程石英挠性加速度计和模拟/数字转换电路；与现有技术相比，其优势如下：
1、使用了大量程石英挠性加速度计，能避免风洞试验中的大冲击过载损害和出现因振动加速度削峰所致的测量误差；
2、创建了大量程石英挠性加速度计对应的模拟/数字转换电路，将输出电流信号经电容充放过程转换为脉冲数字信号，解决了小电流模拟信号面临的抗干扰技术难题；
3、建立了时序脉冲信号的滑窗角度计算法，推导出时间滑窗长度和“脉冲数据处理频率与角度测量数据更新频率”的计算模型，从而解决兼具大量程与高精度测姿过程所面临的瓶颈问题；
4、针对“滚转机构置于俯仰机构上的模型支撑方式”推导了迎角与侧滑角计算公式，顺利实现了基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法。
附图说明
图1为本发明方法的整体流程示意图；
图2为本发明示例的模拟/数字转换电路的结构示意图。
附图中的标记所代表的含义如下：
1-电阻、2-电容、3-开关、4-第一比较器、41-第一参考电压端、5-第二比较器、51-第二参考电压端。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以按各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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
一种基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，图1示出了该方法的整体流程，可同步参看；该方法的各个步骤可总述如下：
S1、安装大量程石英挠性加速度计，作为试验模型的俯仰角与滚转角测量的硬件基础；
S2、基于已安装的大量程石英挠性加速度计，设计高精度姿态测量过程的角度分辨率指标，确定并设置大量程石英挠性加速度计的最小电流；
S3、确定并设置大量程石英挠性加速度计的最大量程、瞬态测角量程和最大电流，结合最小电流，作为模拟/数字转换电路的设计依据；
S4、设计模拟/数字转换电路，将大量程石英挠性加速度计输出的电流测值，转换为数字式的时序脉冲信号，传输至数据采集系统；
S5、数据采集系统对时序脉冲信号进行滑窗角度计算，得出试验模型的俯仰角与滚转角测量数据，并计算出对应的迎角与侧滑角，完成高精度姿态测量过程。
本实施例将按照上述流程顺序，详细具体的介绍各步骤中的细节内容。
首先，步骤S1中，进行风洞试验时，在试验模型的俯仰和滚转方向各安装一个大量程石英挠性加速度计，分别测量试验模型的俯仰角和滚转角/>，测量过程的计算式对应如下：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向的加速度测值；/>为大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转达到90度时的加速度测值；在没有振动的情况下，/>值等于风洞试验所在地的重力加速度/>值。
紧接着，步骤S2中，高精度姿态测量过程要求的角度分辨率指标为0.001度，将角度分辨率指标代入俯仰角和滚转角在测量过程的计算式后，得出大量程石英挠性加速度计分辨率的约束关系：
依据此约束关系，分辨率对应的电流即为大量程石英挠性加速度计的最小电流；再依据大量程石英挠性加速度计的标度因数/>（标度因数/>的取值范围通常为），将分辨率/>代入俯仰与滚转方向的大量程石英挠性加速度计的输出电流计算式，输出电流计算式如下：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向的输出电流；进而在标度因数/>的取值范围内，依据分辨率/>计算输出电流，确定出最小电流/>的实际取值范围为/>。
步骤S3中，将风洞试验的启动与关闭对试验模型的冲击用激励加速度表示，该值通常取/>；则大量程石英挠性加速度计的最大量程/>为：；通过设置最大量程/>的方式，避免风洞试验启动与关闭时产生的冲击载荷损害大量程石英挠性加速度计。
最大量程设置完成后，对于风洞试验中来流脉动所致的模型振动与分离流所致的模型抖振，将这两种振动所致的瞬态加速度矢量和记为/>；将瞬态加速度矢量和/>叠加至大量程石英挠性加速度计后，确定并设置出的瞬态测角量程为：；其中，/>与/>分别为俯仰与滚转方向的瞬态测角量程。
将已确定的瞬态测角量程的最大值代入至输出电流计算式中，得到大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转方向的最大电流为：/>；以及得到大量程石英挠性加速度计在俯仰角与滚转角为90度时的电流/>为：/>；进而依据大量程石英挠性加速度计的最小电流/>、最大量程/>、瞬态测角量程/>及/>，以及最大电流/>，设计出模拟/数字转换电路。
本领域中，由于大量程石英挠性加速度计安装在试验模型的头部位置，其输出线缆会穿过模型支撑装置，再经过弯刀机构后，才能进入数据采集系统；对于大型风洞试验，其线缆将长达数十米，而此时的最小电流将在/>量级，因此抗干扰性极差，易受到大功率弯刀机构中电机运行的电磁干扰。因此，本实施例采用图2示意的模拟/数字转换方式，将大量程石英挠性加速度计输出的加速度测值转换为数字脉冲信号。
步骤S4中，进行风洞试验时，在试验模型的俯仰和滚转方向各安装一个大量程石英挠性加速度计，并分别连接对应的模拟/数字转换电路；模拟/数字转换电路的输入为俯仰方向大量程石英挠性加速度计的输出电流，或滚转方向大量程石英挠性加速度计的输出电流/>；
可参看图2的示意，本实施例中的模拟/数字转换电路由电阻1、电容2、开关3、第一比较器4和第二比较器5组成，电阻1的一端为电路输入端，第二比较器5的输出端为电路输出端，且电路输出端连接有FPGA芯片；模拟/数字转换电路的工作方式如下：
输出电流或输出电流/>经电阻1给电容2充电，电容2电压/>分别引至第一比较器4和第二比较器5的其中一个输入端；第一比较器4的另一个输入端为第一参考电压端41，该端连接第一参考电压，当电容2电压/>达到第一参考电压大小时，第一比较器4动作，第一比较器4的输出端所控制的开关3闭合，此开关3并联于电容2两端，使电容2完成放电，电容2放电完成后，开关3断开，进行电容2的新一轮充电过程；第二比较器5的另一个输入端为第二参考电压端51，该端连接第二参考电压，当电容2电压/>达到第二参考电压时，第二比较器5动作，第二比较器5的输出端向FPGA芯片输出一个方波信号；
第二参考电压低于第一参考电压，在本实施例中，可将第二参考电压的大小设置为第一参考电压的85%；这使得模拟/数字转换电路中电容2的每次充电过程转换为一个方波信号，转换完成后在第一比较器4的控制下放电；经过多次充放电过程后，产生的多个方波信号在FPGA芯片处理下，形成数字脉冲信号，传输至数据采集系统。
通过上述模拟/数字转换电路进行得模拟/数字转换方法，可以将小至量级的模拟电流信号转换为数字脉冲信号，这大幅提升了风洞试验中姿态测量过程的抗干扰能力，极其适合推广应用。
本实施例中，数字脉冲信号的最小分辨率为1个脉冲，大量程石英挠性加速度计的最小电流将图2的电容2充满一次即产生一个方波信号，对应的角度分辨率即为0.001度，依据欧姆定律可知：
进而可确定模拟/数字转换电路中电阻1的阻值；进行风洞试验时，当试验模型运行至给定的俯仰角/>和滚转角/>时，大量程石英挠性加速度计分别输出/>和/>，则通过模拟/数字转换电路产生的方波数量的计算式如下：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向产生的方波数量；将大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转方向的与瞬态测角量程相关的最大电流/>代入上述方波数量计算式后，可确定出模拟/数字转换电路的输出所连接的FPGA芯片一次处理的最低输入脉冲方波数量的约束关系：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向产生的最低输入脉冲方波数量；基于模拟/数字转换电路的工作原理及上述约束关系，即可实现模拟/数字转换电路与FPGA芯片的选型设计。
以下详细介绍本实施例中时序脉冲信号的滑窗角度计算方法。从模拟/数字转换电路产生的方波数量的计算式可知，对于现有的石英挠性加速度计，最大电流和俯仰角与滚转角为90度时的电流/>而言，对应的脉冲数量相较于/>，会大出/>数量级，即量程很大。
因此，步骤S5中，为了兼顾FPGA芯片的处理频率和数据采集系统的角度测量数据更新频率/>，则时序脉冲信号的滑窗角度计算采用如下步骤：
S51、确定时序脉冲信号的滑窗长度：
式中，为俯仰方向产生的最低输入脉冲方波数量，/>为俯仰方向的瞬态测角量程；随后定义滑窗长度/>的时序脉冲队列，将其记为/>；
S52、确定角度测量数据更新频率对应的时间间隔/>：
S53、若，则表示FPGA芯片的处理能力足够支撑角度测量数据更新频率/>；此时以/>频率从时序脉冲队列/>的队尾插入时间长度为/>的时序脉冲信号数据，同时从时序脉冲队列/>的队头删除时间长度为/>的时序脉冲信号数据；每当更新一次时序脉冲队列/>的数据时，即按照下式进行一次计算：
式中，与/>为大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转达到90度时经由模拟/数字转换电路及FPGA芯片对应输出的脉冲方波数量；通过上述计算式即可得出俯仰角和滚转角/>的高精度测量结果；
S54、若，则计中间参数/>：
式中，符号表示向上取整，令：
进而以频率从时序脉冲队列/>的队尾插入时间长度为/>的时序脉冲信号数据，同时从时序脉冲队列/>的队头删除时间长度为/>的时序脉冲信号数据；每当更新一次时序脉冲队列/>的数据时，按照步骤S53中的俯仰角/>和滚转角/>的计算式进行计算，即可得出俯仰角/>和滚转角/>的高精度测量结果。
最后，在得出俯仰角和滚转角/>的测量结果后，对于滚转机构设置于迎角机构上的试验模型支撑方式的风洞试验，将俯仰角/>和滚转角/>代入下式：
即可得出迎角和侧滑角/>的高精度计算结果，实现风洞试验中高精度姿态测量的应用。
Claims (10)
1.一种基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、安装大量程石英挠性加速度计，作为试验模型的俯仰角与滚转角测量的硬件基础；
S2、基于已安装的大量程石英挠性加速度计，设计高精度姿态测量过程的角度分辨率指标，确定并设置大量程石英挠性加速度计的最小电流；
S3、确定并设置大量程石英挠性加速度计的最大量程、瞬态测角量程和最大电流，结合最小电流，作为模拟/数字转换电路的设计依据；
S4、设计模拟/数字转换电路，将大量程石英挠性加速度计输出的电流测值，转换为数字式的时序脉冲信号，传输至数据采集系统；
S5、数据采集系统对时序脉冲信号进行滑窗角度计算，得出试验模型的俯仰角与滚转角测量数据，并计算出对应的迎角与侧滑角，完成高精度姿态测量过程。
2.根据权利要求1所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：步骤S1中，进行风洞试验时，在试验模型的俯仰和滚转方向各安装一个大量程石英挠性加速度计，分别测量试验模型的俯仰角和滚转角/>，测量过程的计算式对应如下：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向的加速度测值；/>为大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转达到90度时的加速度测值；在没有振动的情况下，/>值等于风洞试验所在地的重力加速度/>值。
3.根据权利要求2所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：步骤S2中，高精度姿态测量过程要求的角度分辨率指标为0.001度，将角度分辨率指标代入俯仰角和滚转角在测量过程的计算式后，得出大量程石英挠性加速度计分辨率的约束关系：
依据此约束关系，分辨率对应的电流即为大量程石英挠性加速度计的最小电流/>；再依据大量程石英挠性加速度计的标度因数/>，将分辨率/>代入俯仰与滚转方向的大量程石英挠性加速度计的输出电流计算式，输出电流计算式如下：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向的输出电流；进而在标度因数/>的取值范围内，依据分辨率/>计算输出电流，确定出最小电流/>的实际取值范围。
4.根据权利要求3所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：步骤S3中，将风洞试验的启动与关闭对试验模型的冲击用激励加速度表示，则大量程石英挠性加速度计的最大量程/>为：/>；通过设置最大量程的方式，避免风洞试验启动与关闭时产生的冲击载荷损害大量程石英挠性加速度计。
5.根据权利要求4所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：最大量程设置完成后，对于风洞试验中来流脉动所致的模型振动与分离流所致的模型抖振，将这两种振动所致的瞬态加速度矢量和记为/>；将瞬态加速度矢量和/>叠加至大量程石英挠性加速度计后，确定并设置出的瞬态测角量程为：/>；其中，/>与/>分别为俯仰与滚转方向的瞬态测角量程。
6.根据权利要求5所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：将已确定的瞬态测角量程的最大值代入至输出电流计算式中，得到大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转方向的最大电流为：/>；以及得到大量程石英挠性加速度计在俯仰角与滚转角为90度时的电流/>为：/>；进而依据大量程石英挠性加速度计的最小电流/>、最大量程/>、瞬态测角量程/>及/>，以及最大电流/>，设计出模拟/数字转换电路。
7.根据权利要求1所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：步骤S4中，进行风洞试验时，在试验模型的俯仰和滚转方向各安装一个大量程石英挠性加速度计，并分别连接对应的模拟/数字转换电路；模拟/数字转换电路的输入为俯仰方向大量程石英挠性加速度计的输出电流，或滚转方向大量程石英挠性加速度计的输出电流/>；
模拟/数字转换电路由电阻、电容、开关、第一比较器和第二比较器组成，电阻的一端为电路输入端，第二比较器的输出端为电路输出端，且电路输出端连接有FPGA芯片；模拟/数字转换电路的工作方式如下：
输出电流或输出电流/>经电阻给电容充电，电容电压/>分别引至第一比较器和第二比较器的其中一个输入端；第一比较器的另一个输入端连接第一参考电压，当电容电压/>达到第一参考电压大小时，第一比较器动作，第一比较器的输出端所控制的开关闭合，此开关并联与电容两端，使电容完成放电，电容放电完成后，开关断开，进行电容的新一轮充电过程；第二比较器的另一个输入端连接第二参考电压，当电容电压/>达到第二参考电压时，第二比较器动作，第二比较器的输出端向FPGA芯片输出一个方波信号；
第二参考电压低于第一参考电压，使模拟/数字转换电路中电容的每次充电过程转换为一个方波信号，转换完成后在第一比较器的控制下放电；经过多次充放电过程后，产生的多个方波信号在FPGA芯片处理下，形成数字脉冲信号，传输至数据采集系统。
8.根据权利要求7所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：数字脉冲信号的最小分辨率为1，大量程石英挠性加速度计的最小电流将电容充满一次即产生一个方波信号，对应的角度分辨率即为0.001度，依据欧姆定律可知：
进而可确定模拟/数字转换电路中电阻的阻值；进行风洞试验时，当试验模型运行至给定的俯仰角/>和滚转角/>时，大量程石英挠性加速度计分别输出/>和/>，则通过模拟/数字转换电路产生的方波数量的计算式如下：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向产生的方波数量；将大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转方向的与瞬态测角量程相关的最大电流/>代入上述方波数量计算式后，可确定出模拟/数字转换电路的输出所连接的FPGA芯片一次处理的最低输入脉冲方波数量的约束关系：
式中，与/>分别为俯仰与滚转方向产生的最低输入脉冲方波数量；基于模拟/数字转换电路的工作原理及上述约束关系，即可实现模拟/数字转换电路与FPGA芯片的设计应用。
9.根据权利要求8所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：步骤S5中，将FPGA芯片的处理频率记为，将数据采集系统的角度测量数据更新频率记为/>，则时序脉冲信号的滑窗角度计算过程如下：
S51、确定时序脉冲信号的滑窗长度：
式中，为俯仰方向产生的最低输入脉冲方波数量，/>为俯仰方向的瞬态测角量程；随后定义滑窗长度/>的时序脉冲队列，将其记为/>；
S52、确定角度测量数据更新频率对应的时间间隔/>：
S53、若，则表示FPGA芯片的处理能力足够支撑角度测量数据更新频率/>；此时以/>频率从时序脉冲队列/>的队尾插入时间长度为/>的时序脉冲信号数据，同时从时序脉冲队列/>的队头删除时间长度为/>的时序脉冲信号数据；每当更新一次时序脉冲队列/>的数据时，即按照下式进行一次计算：
式中，与/>为大量程石英挠性加速度计在俯仰与滚转达到90度时经由模拟/数字转换电路及FPGA芯片对应输出的脉冲方波数量；通过上述计算式即可得出俯仰角/>和滚转角/>的高精度测量结果；
S54、若，则计中间参数/>：
式中，符号表示向上取整，令：
进而以频率从时序脉冲队列/>的队尾插入时间长度为/>的时序脉冲信号数据，同时从时序脉冲队列/>的队头删除时间长度为/>的时序脉冲信号数据；每当更新一次时序脉冲队列/>的数据时，按照步骤S53中的俯仰角/>和滚转角/>的计算式进行计算，即可得出俯仰角/>和滚转角/>的高精度测量结果。
10.根据权利要求9所述的基于大量程石英挠性加速度计的高精度姿态测量方法，其特征在于：在得出俯仰角和滚转角/>的测量结果后，对于滚转机构设置于迎角机构上的试验模型支撑方式的风洞试验，将俯仰角/>和滚转角/>代入下式：
即可得出迎角和侧滑角/>的高精度计算结果。
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