CN118089795A - 一种导航计算机综合测试系统 - Google Patents

一种导航计算机综合测试系统 Download PDF

Info

Publication number
CN118089795A
CN118089795A CN202410519633.7A CN202410519633A CN118089795A CN 118089795 A CN118089795 A CN 118089795A CN 202410519633 A CN202410519633 A CN 202410519633A CN 118089795 A CN118089795 A CN 118089795A
Authority
CN
China
Prior art keywords
interface
communication connection
module
unit
transceiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202410519633.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN118089795B (zh
Inventor
丁鑫
刘生攀
樊钊东
曹中华
胡富城
王泳凯
饶兴桥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Aerospace Control Technology Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Aerospace Control Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Aerospace Control Technology Co Ltd filed Critical Guizhou Aerospace Control Technology Co Ltd
Priority to CN202410519633.7A priority Critical patent/CN118089795B/zh
Publication of CN118089795A publication Critical patent/CN118089795A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN118089795B publication Critical patent/CN118089795B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0421Multiprocessor system
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423Input/output
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/22Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing
    • G06F11/2205Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing using arrangements specific to the hardware being tested
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/22Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing
    • G06F11/2273Test methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

本发明涉及导航设备测试领域,涉及一种导航计算机综合测试系统,包括FPGA单元、微控制MCU单元、电连接器、MCU晶振接口模块、第一存储器、第二存储器、光耦隔离模块、温度传感器模块、电平转换模块、模数转换器、CAN总线收发模块及上位机;微控制MCU单元与FPGA单元、MCU晶振接口模块、CAN总线收发模块及第一存储器通信连接,FPGA单元与第二存储器、电平转换模块、光耦隔离模块及模数转换器通信连接,电连接器与温度传感器模块、电平转换模块、模数转换器、光耦隔离模块及CAN总线收发模块通信连接,这样就解决了现有导航计算机性能的实验测试存在安全性差、不可重复性、通用性差、实验成本高以及耗时的问题。

Description

一种导航计算机综合测试系统
技术领域
本发明涉及导航设备测试领域,具体而言,涉及一种导航计算机综合测试系统。
背景技术
惯性导航技术是航空、航天和航海领域中的关键技术。随着科技的发展,惯性导航系统的精度不断提高,日益成为航空、航天和航海技术发展的决定因素之一。
惯性导航系统由惯性测量单元、导航计算机和显控设备等主要部分组成。在导航系统设计过程中,导航计算机作为整个惯性系统的“大脑”,为了能更加准确地测试初始对准、姿态算法、故障检测等功能的优劣,需要在多种环境下进行大量的测试验证,由载体搭载惯导系统进行测试实验存在着安全性差、重复性差、通用性差及测试成本高等突出缺点,从而影响工程进度。
近年来,研究人员对此开展了一些研究工作,但大多在软件仿真层面对软件算法进行验证,忽视了导航计算机硬件性能与测试环境复杂性的一些工作情况。目前存在的惯性导航测试平台的姿态信息由三轴转台模拟,存在动态仿真能力不足的问题。对于能够设定不同动态的航迹并实时、同步输出多种惯性器件信号的半实物仿真测试平台还需进一步研究。
发明内容
为解决现有导航计算机性能的实验测试存在安全性差、不可重复性、通用性差、实验成本高以及耗时等的问题,本发明提供了一种导航计算机综合测试系统,用于检测被测导航计算机。
第一方面,本发明提供了一种导航计算机综合测试系统,包括:
FPGA单元、微控制MCU单元、电连接器、MCU晶振接口模块、第一存储器、第二存储器、光耦隔离模块、温度传感器模块、电平转换模块、模数转换器、CAN总线收发模块及上位机;
所述微控制MCU单元电连接有FMC接口及CAN接口,所述微控制MCU单元通过所述FMC接口与所述FPGA单元通信连接,所述微控制MCU单元通过所述CAN接口与所述CAN总线收发模块通信连接;
所述MCU晶振接口模块具有晶振及接口电路,所述晶振通过接口电路与所述微控制MCU单元通信连接;
所述第一存储器电连接有第一SPI接口,所述第一存储器通过所述第一SPI接口与所述微控制MCU单元通信连接;
所述第二存储器电连接有第二SPI接口,所述第二存储器通过所述第二SPI接口与所述FPGA单元通信连接;
所述光耦隔离模块具有第一RS422收发器单元、第二RS422收发器单元及RS485收发器单元,所述第一RS422收发器单元与所述FPGA单元之间具有第一通信连接,所述第一通信连接支持Uart通信协议,所述第一RS422收发器单元与所述电连接器之间具有第二通信连接,所述第二通信连接支持RS422通信协议;所述第二RS422收发器单元与所述FPGA单元之间具有第三通信连接,所述第三通信连接支持Uart通信协议,所述第二RS422收发器单元与所述电连接器之间具有第四通信连接,所述第四通信连接支持RS422通信协议;所述RS485收发器单元与所述FPGA单元之间具有第五通信连接,所述第五通信连接支持SDLC通信协议,所述RS485收发器单元与所述电连接器之间具有第六通信连接,所述第六通信连接支持RS485通信协议;其中,所述第一RS422收发器单元与所述上位机之间具有第七通信连接,所述第七通信连接支持RS422通信协议;
所述温度传感器模块与所述电连接器之间具有第八通信连接;
所述电平转换模块电连接有LVTTL接口,所述电平转换模块通过所述LVTTL接口与所述FPGA单元通信连接,所述电平转换模块与所述电连接器之间具有第九通信连接;
所述模数转换器电连接有Data接口,所述模数转换器通过所述Data接口与所述FPGA单元通信连接;
所述电连接器电连接有AVIN接口与外部接口,所述电连接器通过所述AVIN接口与所述模数转换器通信连接,所述电连接器通过所述外部接口与所述CAN总线收发模块通信连接。
在一些实施例中,如所述电连接器还电连接有陀螺仪模拟接口、加速度计模拟接口、温度传感器接口、基准信号接口、I/O接口及通讯接口,所述电连接器分别通过陀螺仪模拟接口、加速度计模拟接口、温度传感器接口、基准信号接口、I/O接口及通讯接口与所述被测导航计算机通信连接。
在一些实施例中,如还包括DC-DC电源转换滤波模块,所述DC-DC电源转换滤波模块分别与FPGA单元、微控制MCU单元、电连接器、MCU晶振接口模块、第一存储器、第二存储器、光耦隔离模块、温度传感器模块、电平转换模块、模数转换器及CAN总线收发模块之间电连接。
在一些实施例中,如所述CAN总线收发模块包括CAN收发器及与CAN收发器通信连接的光电耦合器,所述CAN收发器与所述电连接器通信连接,所述光电耦合器与所述微控制MCU单元通信连接。
在一些实施例中,如还包括复位芯片,所述复位芯片与所述FPGA单元之间具有第十通信连接。
在一些实施例中,如还包括精密电阻,所述精密电阻与所述电连接器之间电连接。
为解决现有导航计算机性能的实验测试存在安全性差、不可重复性、通用性差、实验成本高以及耗时等的问题,本发明有以下优点:
通过本发明的技术方案,充分结合FPGA单元的并行处理和快速解码优势与微控制MCU单元的强大数据处理能力,可有效地解决多类型惯性器件测试系统传感器接口实时、同步和连续输出问题,提高被测导航计算机测试的通用性和可重复性。
附图说明
图1示出了一种导航计算机综合测试系统的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解,论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的内容,而不是暗示对本公开的范围的任何限制。
如本文中所使用的,术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例,并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位,或以特定方位进行构造和操作。并且,上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外,还可能用于表示其他含义,例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如,可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外,术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同),并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明,“多个”的含义为两个或两个以上。
本实施例公开了一种导航计算机综合测试系统,用于检测被测导航计算机。如图1所示,所述导航计算机综合测试系统包括FPGA单元、微控制MCU单元、电连接器、MCU晶振接口模块、第一存储器、第二存储器、光耦隔离模块、温度传感器模块、电平转换模块、模数转换器、CAN总线收发模块及上位机;
所述微控制MCU单元电连接有FMC接口及CAN接口,所述微控制MCU单元通过所述FMC接口与所述FPGA单元通信连接,所述微控制MCU单元通过所述CAN接口与所述CAN总线收发模块通信连接;其中,微控制MCU单元进行惯性器件参数和运动轨迹仿真计算将惯性传感器数据产生并通过FMC总线与FPGA单元进行数据交互。本申请中,微控制MCU单元优选型号为STM32H743XIH6的微控制器。
所述MCU晶振接口模块具有晶振及接口电路,所述晶振通过接口电路与所述微控制MCU单元通信连接;其中,MCU晶振接口模块是用于连接微控制器(微控制MCU单元)和晶振的电子电路,主要负责为 微控制MCU单元提供稳定的时钟信号。具体的,在电子设备中,晶振是产生稳定时钟信号的核心部件,而微控制MCU单元则是控制整个设备运行的“大脑”。因此,MCU晶振接口模块在电子设备中起着至关重要的作用。
进一步的,MCU 晶振接口模块主要由以下几个部分组成晶振、接口电路、电容及电阻。其中,晶振是产生稳定时钟信号的元器件,其作用类似于钟表中的发条,通过震荡产生固定频率的信号,本申请中,晶振产生稳定的时钟信号,并将信号传递给接口电路;接口电路是连接晶振和微控制MCU单元的桥梁,负责将晶振产生的时钟信号传输给微控制MCU单元,同时将微控制MCU单元的控制信号传输给晶振,本申请中,接口电路将晶振产生的时钟信号进行处理,滤除噪声,提高信号的稳定性,同时,接口电路将处理后的时钟信号传输给微控制MCU单元,作为微控制MCU单元运行的时钟信号,再者,微控制MCU单元根据接口电路传输的时钟信号,控制设备的运行;电容在 MCU 晶振接口模块中起到滤波作用,可以减小电路中噪声对时钟信号的影响,提高信号的稳定性;电阻在 MCU 晶振接口模块中主要起到限流和分压的作用,保证电路中电流的稳定性。
所述第一存储器电连接有第一SPI接口,所述第一存储器通过所述第一SPI接口与所述微控制MCU单元通信连接;在本实施例中,第一存储器内具有“SPI Flash”闪存功能,用于微控制MCU单元的程序加载。其中,“SPI Flash”闪存则是一种非易失性( Non-Volatile )内存,在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据,其存储特性相当于硬盘,这项特性正是闪存得以成为各类便携型数字设备的存储介质的基础。本申请中,第一存储器优选型号为W25Q256JVEIQ的存储器。
进一步的,第一存储器支持SPI协议,即串行外围设备接口,是一种告诉全双工的通信总线,它被广泛地使用在ADC,LCD等设备与MCU间通信的场合。
所述第二存储器电连接有第二SPI接口,所述第二存储器通过所述第二SPI接口与所述FPGA单元通信连接;在本实施例中,第二存储器内也具有“SPI Flash”闪存功能,用于存储FPGA单元的运行程序,同时还用于导航计算机综合测试系统在运行阶段时的程序加载和数据存储。
进一步的,FPGA单元内部的RAM可以存储导航计算机综合测试系统在准备阶段时,模拟航迹产生惯性传感器同步仿真数据,同时存储主惯导的速度、位置及姿态信息等数据。
所述光耦隔离模块具有第一RS422收发器单元、第二RS422收发器单元及RS485收发器单元,所述第一RS422收发器单元与所述FPGA单元之间具有第一通信连接,所述第一通信连接支持Uart通信协议,所述第一RS422收发器单元与所述电连接器之间具有第二通信连接,所述第二通信连接支持RS422通信协议;所述第二RS422收发器单元与所述FPGA单元之间具有第三通信连接,所述第三通信连接支持Uart通信协议,所述第二RS422收发器单元与所述电连接器之间具有第四通信连接,所述第四通信连接支持RS422通信协议;所述RS485收发器单元与所述FPGA单元之间具有第五通信连接,所述第五通信连接支持SDLC通信协议,所述RS485收发器单元与所述电连接器之间具有第六通信连接,所述第六通信连接支持RS485通信协议;其中,所述第一RS422收发器单元与所述上位机之间具有第七通信连接,所述第七通信连接支持RS422通信协议;在本实施例中,第一RS422收发器单元包括四个RS422收发器及四个光电耦合器,四个RS422收发器分别与四个光电耦合器电连接,四个光电耦合器分别通过四个Uart接口中的其中一个与FPGA单元电连接。其中,一个RS422收发器电连接上位机,使得导航计算机综合测试系统具有上位机可视化显示控制,结合Windows可视化与综合测试系统通过RS422接口进行上位机通信,实现人机交互和多路惯性器件信号的实时、同步性输出与参数信息回传;另一个RS422收发器电连接同步时钟,剩余两个RS422收发器分别电连接电连接器上的两个待测接口,以实现多型号惯性器件的多路接口信号数据的收/发模块同时工作,满足实时、同步性要求。本申请中,RS422收发器优选型号为MAX3490EESA的收发器,光电耦合器优选型号为HCPL-063L耦合器。
进一步的,第二RS422收发器单元包括三个RS422收发器及三个光电耦合器,三个RS422收发器分别与三个光电耦合器电连接,三个光电耦合器分别通过三个Uart接口中的其中一个与FPGA单元电连接。其中,三个RS422收发器分别电连接电连接器上的三个RS422接口,用于传递三轴(即x轴、y轴、z轴)陀螺仪信号。本申请中,RS422收发器优选型号为MAX3490EESA的收发器,光电耦合器优选型号为HCPL-063L耦合器。
进一步的,RS485收发器单元包括一个RS485串口收发器及与RS485串口收发器电连接的光电耦合器。其中,光电耦合器通过高速同步SDLC串口与FPGA单元电连接,RS485串口收发器通过RS485串口与电连接器电连接。本申请中,RS485串口收发器用于串口通讯,为预留通讯接口。其中,RS485串口收发器优选型号为MAX3485EESA的收发器,光电耦合器优选型号为HCPL-063L耦合器。
所述温度传感器模块与所述电连接器之间具有第八通信连接;在本实施例中,温度传感器模块包括四个温度传感器,四个温度传感器分别通过四个通讯接口与电连接器电连接。其中,三个温度传感器用于模拟检测三路温度传感器信号(即x轴、y轴、z轴各一路温度信号),另外一个温度传感器用于备用,实现多型号惯性器件的多路接口信号数据的收/发模块同时工作。本申请中,温度传感器优选型号为DS18B20的传感器。
所述电平转换模块电连接有LVTTL接口,所述电平转换模块通过所述LVTTL接口与所述FPGA单元通信连接,所述电平转换模块与所述电连接器之间具有第九通信连接;在本实施例中,电平转换模块具有第一电平转换单元与第二电平转换单元。本申请中,第一电平转换单元包括1个八路收发器,该八路收发器通过八个加速度计信号接口与电连接器电连接,其中,有七路加速度计信号接口用于传递x轴、y轴、z轴各两路差分信号及一路256KHz标频信号,还有一路加速度计信号接口用于传递同步时钟型号。再者,该八路收发器通过八个LVTTL接口与FPGA单元电连接,其中七路为数据发送,一路为数据接收。本申请中,八路收发器优选型号为SN74LVC245APWR的收发器,即在发送和接收方向均具有同相三态总线兼容输出。八路收发器具有易于级联的输出使能输入(OE¯)和用于方向控制的发送/接收输入(DIR)。OE¯控制输出,以便有效隔离总线。输入可由3.3V或5V器件驱动。失能时,最高可将5.5V施加到输出。这些功能允许在3.3V和5V混合应用中使用这些设备。
进一步的,第二电平转换单元包括两个八路收发器,该两个八路收发器通过一十六个通用I/O接口与电连接器电连接,并通过八个通用输入及八个通用输出与FPGA单元电连接,用于测试平台输出控制舵机驱动和转向信号的PWM波,也可用于其他通用I/O接口。本申请中,第二电平转换单元为不同电平信号的电连接。其中,两个八路收发器优选型号为SN74LVC245APWR的收发器。
所述模数转换器电连接有Data接口,所述模数转换器通过所述Data接口与所述FPGA单元通信连接;所述电连接器电连接有AVIN接口与外部接口,所述电连接器通过所述AVIN接口与所述模数转换器通信连接;其中,FPGA单元进行惯性传感器数据格式转换、拼接与缓存,将惯性传感器数据进行封装和控制其他多路数据同步触发。本申请中,FPGA单元优选型号为XC6SLX25-2FTG256I的芯片。
在本实施例中,模数转换器通过七个AD转换接口与电连接器电连接,并通过Data接口与FPGA单元电连接。用于采集其他模拟量或备用。本申请中,数模转换器又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器,模数转换器即A/D转换器,简称ADC,它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
所述电连接器通过所述外部接口与所述CAN总线收发模块通信连接。
进一步的,所述CAN总线收发模块包括CAN收发器及与CAN收发器通信连接的光电耦合器,所述CAN收发器与所述电连接器通信连接,所述光电耦合器与所述微控制MCU单元通信连接。在本实施例中,CAN收发器通过外部接口与电连接器电连接,外部接口支持CAN协议,光电耦合器通过CAN接口与微控制MCU单元电连接,用于与被测导航计算机的电位计通讯,以获取位置信息。本申请中,CAN收发器优选型号为SN65HVD232DR的收发器,光电耦合器优选型号为HCPL-063L耦合器。
在一些实施例中,述电连接器还电连接有陀螺仪模拟接口、加速度计模拟接口、温度传感器接口、基准信号接口、I/O接口及通讯接口,所述电连接器分别通过陀螺仪模拟接口、加速度计模拟接口、温度传感器接口、基准信号接口、I/O接口及通讯接口与所述被测导航计算机通信连接。在本实施例中,通过上述设置, 由模数转换器通过电连接器与被测导航计算机电性连接,使得被测导航计算机接收到惯性传感器的参数信息后进行初始对准、姿态解算、故障检测等功能的验证,随后将计算结果进行回传至导航计算机综合测试系统进行误差分析。为了实现综合测试系统与众多接口信号的可视化显示控制,结合Windows可视化与综合测试平台通过RS422接口进行上位机通信,实现人机交互和多路惯性器件信号的实时、同步性输出与参数信息回传。
在一些实施例中,还包括DC-DC电源转换滤波模块,所述DC-DC电源转换滤波模块分别与FPGA单元、微控制MCU单元、电连接器、MCU晶振接口模块、第一存储器、第二存储器、光耦隔离模块、温度传感器模块、电平转换模块、模数转换器及CAN总线收发模块之间电连接。
在本实施例中,具体为DC-DC电源转换滤波模块与系统内FPGA单元、微控制MCU单元、RS422收发器、RS485收发器、CAN收发器、第一存储器、第二存储器、温度传感器、电平转换模块、模数转换器、光耦隔离模块、复位芯片及晶振之间实现电连接,以提供电流。
通过上述设置,整个测试系统采用28V直流电源输入,可通过DC-DC电源转换滤波模块转换为干净的5V、3.3V和1.2V电压为待测导航计算机供电。
在一些实施例中,还包括复位芯片,所述复位芯片与所述FPGA单元之间具有第十通信连接。在本实施例中,复位芯片的作用是用于控制和管理电路系统的开关状态。当电路出现故障或需要重新启动时,复位芯片可以将整个系统恢复到初始状态,以确保电路的正常运行。其中,复位芯片的工作原理主要包括三个方面:电源监测、错误检测和复位控制。复位芯片通过电源监测功能来检测电路系统的电源电压。它会不断地监测电源电压的稳定性,一旦检测到电压低于或高于设定的阈值,复位芯片就会触发复位信号。这样可以防止电路在电压异常的情况下继续工作,避免损坏电路或产生错误数据。复位芯片还具有错误检测功能。它会监测电路系统中的错误信号,如过电流、过温、低电压等。一旦检测到错误信号,复位芯片会发出复位信号,将整个系统恢复到初始状态。这样可以避免错误信号对电路系统的进一步损坏,保护电路系统的安全运行。复位芯片还可以实现复位控制功能。它可以通过复位信号控制电路系统中的各个部件,使它们返回到初始状态。复位芯片可以控制处理器、存储器、接口等各个部件的复位,确保它们在启动时都处于可靠的状态。这样可以避免启动过程中出现错误或故障,提高电路系统的可靠性和稳定性。复位芯片通过电源监测、错误检测和复位控制等功能,可以确保电路系统在出现故障或需要重新启动时能够快速恢复到正常工作状态。
在一些实施例中,还包括精密电阻,所述精密电阻与所述电连接器之间电连接。
在本实施例中,若被测导航计算机的测温方式为铂电阻测温,精密电阻用于模拟加速度计内部的铂电阻,以达到对惯导系统温度测量模块的验证测试。
工作原理:导航计算机综合测试系统可以将多类型惯性器件综合在一起,避免复杂独立的硬件拼装。在导航计算机综合测试系统进行工作时,要求准确、实时、同步地输出加速度计、陀螺仪、温度等接口数据信号。按照硬件接口模拟的性质,导航计算机综合测试系统需要产生并输出的惯性传感器仿真模拟信号基本可以分为同步信号、加速度计脉冲信号和各类串口通信形式几类。导航计算机综合测试系统各类型传感器模拟信号的实时和同步输出是综合测试系统可靠运行的关键,各类型传感器数据信号产生与控制采用FPGA单元+微控制MCU单元架构设计实现,充分结合FPGA单元的硬件并行处理和快速解码优势与微控制MCU单元强大的数据处理能力,保障系统高效运行。导航计算机综合测试系统准备阶段,模拟航迹产生惯性传感器同步仿真数据,同时产生主惯导的速度、位置及姿态信息。测试系统工作时,首先将数据存储至FPGA单元内部的RAM中,通过陀螺仪模拟接口、加速度计模拟接口向被测导航计算机发送惯性多传感器仿真模拟数据信息,通过通讯接口传递速度、位置、姿态信息。整个导航计算机综合测试系统采用28V直流电源输入,通过DC-DC电源转换滤波模块转换为干净的5V、3.3V和1.2V电压为待测导航计算机供电。第一存储器用于微控制MCU单元的程序加载,第二存储器用来程序加载和数据存储,复位芯片用来给导航计算机综合测试系统复位,微控制MCU单元进行惯性器件参数和运动轨迹仿真计算将惯性传感器数据产生并通过FMC总线与FPGA单元进行数据交互,FPGA单元进行惯性传感器数据格式转换、拼接缓存,将惯性传感器数据进行封装和控制其他多路数据同步触发,由模数转换器通过电连接器与被测导航计算机电性连接,具体接口包括:陀螺仪模拟接口、加速度计模拟接口、温度传感器接口、基准信号接口、I/O接口及通讯接口等。被测导航计算机接收到惯性传感器参数信息后进行初始对准、姿态解算、故障检测等功能的验证,随后将计算结果进行回传至导航计算机综合测试系统进行误差分析。为了实现导航计算机综合测试系统与众多接口信号的可视化显示控制,结合Windows可视化与综合测试系统通过RS422接口进行上位机通信,实现人机交互和多路惯性器件信号的实时、同步性输出与参数信息回传。
综上所述,通过上述结构设置,可实现充分结合FPGA单元的并行处理和快速解码优势与微控制MCU单元的强大数据处理能力,可有效地解决多类型惯性器件测试系统传感器接口实时、同步和连续输出问题,提高被测导航计算机测试的通用性和可重复性。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施例加以描述,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种导航计算机综合测试系统,用于检测被测导航计算机,其特征在于,包括:
FPGA单元、微控制MCU单元、电连接器、MCU晶振接口模块、第一存储器、第二存储器、光耦隔离模块、温度传感器模块、电平转换模块、模数转换器、CAN总线收发模块及上位机;
所述微控制MCU单元电连接有FMC接口及CAN接口,所述微控制MCU单元通过所述FMC接口与所述FPGA单元通信连接,所述微控制MCU单元通过所述CAN接口与所述CAN总线收发模块通信连接;
所述MCU晶振接口模块具有晶振及接口电路,所述晶振通过接口电路与所述微控制MCU单元通信连接;
所述第一存储器电连接有第一SPI接口,所述第一存储器通过所述第一SPI接口与所述微控制MCU单元通信连接;
所述第二存储器电连接有第二SPI接口,所述第二存储器通过所述第二SPI接口与所述FPGA单元通信连接;
所述光耦隔离模块具有第一RS422收发器单元、第二RS422收发器单元及RS485收发器单元,所述第一RS422收发器单元与所述FPGA单元之间具有第一通信连接,所述第一通信连接支持Uart通信协议,所述第一RS422收发器单元与所述电连接器之间具有第二通信连接,所述第二通信连接支持RS422通信协议;所述第二RS422收发器单元与所述FPGA单元之间具有第三通信连接,所述第三通信连接支持Uart通信协议,所述第二RS422收发器单元与所述电连接器之间具有第四通信连接,所述第四通信连接支持RS422通信协议;所述RS485收发器单元与所述FPGA单元之间具有第五通信连接,所述第五通信连接支持SDLC通信协议,所述RS485收发器单元与所述电连接器之间具有第六通信连接,所述第六通信连接支持RS485通信协议;其中,所述第一RS422收发器单元与所述上位机之间具有第七通信连接,所述第七通信连接支持RS422通信协议;
所述温度传感器模块与所述电连接器之间具有第八通信连接;
所述电平转换模块电连接有LVTTL接口,所述电平转换模块通过所述LVTTL接口与所述FPGA单元通信连接,所述电平转换模块与所述电连接器之间具有第九通信连接;
所述模数转换器电连接有Data接口,所述模数转换器通过所述Data接口与所述FPGA单元通信连接;
所述电连接器电连接有AVIN接口与外部接口,所述电连接器通过所述AVIN接口与所述模数转换器通信连接,所述电连接器通过所述外部接口与所述CAN总线收发模块通信连接。
2.如权利要求1所述的导航计算机综合测试系统,其特征在于,所述电连接器还电连接有陀螺仪模拟接口、加速度计模拟接口、温度传感器接口、基准信号接口、I/O接口及通讯接口,所述电连接器分别通过陀螺仪模拟接口、加速度计模拟接口、温度传感器接口、基准信号接口、I/O接口及通讯接口与所述被测导航计算机通信连接。
3.如权利要求2所述的导航计算机综合测试系统,其特征在于,还包括DC-DC电源转换滤波模块,所述DC-DC电源转换滤波模块分别与FPGA单元、微控制MCU单元、电连接器、MCU晶振接口模块、第一存储器、第二存储器、光耦隔离模块、温度传感器模块、电平转换模块、模数转换器及CAN总线收发模块之间电连接。
4.如权利要求1所述的导航计算机综合测试系统,其特征在于,所述CAN总线收发模块包括CAN收发器及与CAN收发器通信连接的光电耦合器,所述CAN收发器与所述电连接器通信连接,所述光电耦合器与所述微控制MCU单元通信连接。
5.如权利要求1所述的导航计算机综合测试系统,其特征在于,还包括复位芯片,所述复位芯片与所述FPGA单元之间具有第十通信连接。
6.如权利要求1所述的导航计算机综合测试系统,其特征在于,还包括精密电阻,所述精密电阻与所述电连接器之间电连接。
CN202410519633.7A 2024-04-28 2024-04-28 一种导航计算机综合测试系统 Active CN118089795B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410519633.7A CN118089795B (zh) 2024-04-28 2024-04-28 一种导航计算机综合测试系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410519633.7A CN118089795B (zh) 2024-04-28 2024-04-28 一种导航计算机综合测试系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN118089795A true CN118089795A (zh) 2024-05-28
CN118089795B CN118089795B (zh) 2024-07-26

Family

ID=91148048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410519633.7A Active CN118089795B (zh) 2024-04-28 2024-04-28 一种导航计算机综合测试系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN118089795B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130207824A1 (en) * 2011-08-19 2013-08-15 Richard Waters Time domain switched analog-to-digital converter apparatus and methods
CN104132663A (zh) * 2014-05-27 2014-11-05 北京遥测技术研究所 一种基于fpga的导航计算机协处理器
US20170117813A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Quanta Computer Inc. Method and system for testing a power supply unit
CN106840196A (zh) * 2016-12-20 2017-06-13 南京航空航天大学 一种捷联惯性导航计算机测试系统及实现方法
US20180175858A1 (en) * 2016-12-16 2018-06-21 OE Solutions Co., Ltd. Adaptive power saving in field programmable gate array (fpga) in optical module
CN109443362A (zh) * 2018-10-30 2019-03-08 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 基于dsp和fpga的导航计算机
CN110376938A (zh) * 2019-06-28 2019-10-25 中国航天系统科学与工程研究院 一种智能控制系统
CN113483756A (zh) * 2021-07-13 2021-10-08 北京信息科技大学 数据的处理方法和系统、存储介质及电子设备
CN117851335A (zh) * 2023-11-20 2024-04-09 贵州航天控制技术有限公司 一种智能计算平台硬件系统
CN117870656A (zh) * 2023-12-25 2024-04-12 贵州航天控制技术有限公司 一种轻量化的光纤陀螺惯性测量系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130207824A1 (en) * 2011-08-19 2013-08-15 Richard Waters Time domain switched analog-to-digital converter apparatus and methods
CN104132663A (zh) * 2014-05-27 2014-11-05 北京遥测技术研究所 一种基于fpga的导航计算机协处理器
US20170117813A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Quanta Computer Inc. Method and system for testing a power supply unit
US20180175858A1 (en) * 2016-12-16 2018-06-21 OE Solutions Co., Ltd. Adaptive power saving in field programmable gate array (fpga) in optical module
CN106840196A (zh) * 2016-12-20 2017-06-13 南京航空航天大学 一种捷联惯性导航计算机测试系统及实现方法
CN109443362A (zh) * 2018-10-30 2019-03-08 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 基于dsp和fpga的导航计算机
CN110376938A (zh) * 2019-06-28 2019-10-25 中国航天系统科学与工程研究院 一种智能控制系统
CN113483756A (zh) * 2021-07-13 2021-10-08 北京信息科技大学 数据的处理方法和系统、存储介质及电子设备
CN117851335A (zh) * 2023-11-20 2024-04-09 贵州航天控制技术有限公司 一种智能计算平台硬件系统
CN117870656A (zh) * 2023-12-25 2024-04-12 贵州航天控制技术有限公司 一种轻量化的光纤陀螺惯性测量系统

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周益;周清根;乔鹏;陈永奇;: "基于FPGA+DSP的微小型捷联惯导系统的设计", 电子测量技术, no. 02, 15 February 2008 (2008-02-15) *
哈悦;谢雪松;张小玲;陈君;李嘉楠;: "基于FPGA的多协议隔离总线信号模拟器设计", 微电子学与计算机, no. 11, 5 November 2016 (2016-11-05) *
季国田;赵伟;赖际舟;: "捷联惯性导航计算机综合测试平台的硬件设计与实现", 导航与控制, no. 04, 3 August 2018 (2018-08-03) *
王其;徐晓苏;: "基于浮点DSP的SINS/GPS舰船导航计算机设计", 舰船电子工程, no. 02, 20 April 2007 (2007-04-20) *
邓小松;黄虎;: "基于MCU+FPGA的航空总线接口板测试平台设计", 电子产品世界, no. 09, 30 September 2011 (2011-09-30) *

Also Published As

Publication number Publication date
CN118089795B (zh) 2024-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103644912B (zh) 一种多表冗余的激光陀螺捷联惯性测量装置
US9710413B2 (en) Integrated data concentrator for multi-sensor MEMS systems
CN105786755A (zh) 一种高集成的纳卫星星载计算机系统
CN211740234U (zh) 一种基于三cpu冗余的小型化十表激光惯性测量装置
CN103248364A (zh) 一种惯性传感器imu信号模数转换模块
CN102135430A (zh) 一种基于光纤陀螺的捷连航姿系统
CN110587603A (zh) 基于多传感器数据融合的位姿自感应关节模组运动控制系统
CN110174902B (zh) 用于微小卫星的磁强计/mems陀螺组合系统
CN118089795B (zh) 一种导航计算机综合测试系统
CN108318028B (zh) 一种导航系统核心处理电路设计方法
CN101475018B (zh) 基于双轴光纤陀螺的二维空间运行轨迹测试仪
CN212112162U (zh) 一种双余度小型化飞控装置
CN111966123A (zh) 导航设备及飞行器
CN101413798B (zh) 多组合角速率陀螺仪
CN116026303A (zh) 光纤陀螺电路板、调试方法、光纤陀螺及惯性导航系统
CN114563017B (zh) 捷联惯导装置导航性能测试系统和方法
CN201293646Y (zh) 多组合角速率陀螺仪
CN100593690C (zh) 数字式惯性测量单元
CN209961232U (zh) 高精度惯性导航传感器
CN2828821Y (zh) 微机械式三轴角速率传感器
CN210210408U (zh) 机器人本体控制系统以及机器人
CN214372530U (zh) 一种基于usb接口的隔离式激光陀螺状态监控装置
CN221706543U (zh) 一种三轴一体的双通道冗余角速率传感器
CN209857915U (zh) Agv导航传感器扩展坞
CN216593666U (zh) 一种低成本高可靠性油量测量系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant