CN201130428Y - 基于fpga的光纤陀螺数据采集模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数字数据处理领域，特别涉及光纤陀螺数据的传输采集，具体涉及一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，该模型包括可编程逻辑器件芯片FPGA，其中FPGA的输出端通过串口输出，接上位机，其优点是：在符合GJB2426－95《光纤陀螺测试方法》要求的数据标准情况下，可以同时完成多路光纤陀螺输出脉冲、串口、电流等不同类型数据的采集并在LCD和上位机上实时显示出来，并可保证数据传输的可靠性，工作效率高，适用范围广，采集数据稳定可靠，抗干扰性强。

Description

基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型

技术领域

本实用新型涉及数字数据处理领域，特别涉及光纤陀螺数据的传输采集，具体涉及一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型。

背景技术

光纤陀螺是一种具有重大军用和民用价值的新一代的角速度传感器，在近十年来各种中低精度的光纤陀螺已经产品化，但是关于其数据传输采集尚缺乏统一的标准，当前很多企业在数据传输采集方面应对不同的客户需求准备不同的采集模型，每套系统都需要参照国军标GJB2426-95《光纤陀螺测试方法》来设定，效率低下。

光纤陀螺的成本较高，许多内部集成光学器件都是静电敏感元件，所以在光纤陀螺通电测试时的保护就显得尤为重要。传统光纤陀螺数据采集(系统)模型是以单片机为核心构成的，由于内部容量的限制只能进行简单的数据采集分析功能，采集数据类型单一，因而不能实时显示数据，因而在测试初期不能及时发现问题，浪费很多人力，物力，影响项目进度，而且给光纤陀螺供电时对开机冲击缺乏有效的保护措施，不能有效保护待测的光纤陀螺。如图1所示，传统光纤陀螺数据采集(系统)模型只是把采集到的脉冲数据经过反相器整形后传输给计数器，经三态门进行电压转换后数据传输给C8051单片机进行简单的计算，最后数据经过串口传输给上位机分析。

光纤陀螺工作环境非常恶劣、苛刻，为模拟陀螺的工作环境，每一个光纤陀螺样机都必须在苛刻的试验环境下测试，显然要准确、有效地评定光纤陀螺仪的性能和精度，现有光纤陀螺数据采集模型已经无法满足使用要求。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的不足之处，提供一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，该模型可以按照国军标GJB2426-95《光纤陀螺测试方法》所要求的数据标准，为不同的客户提供标准数据，而且可以有效的保护客户测试的样机，提高工作效率。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，其特征在于该模型包括可编程逻辑器件芯片FPGA，其中FPGA的输出端通过串口输出，接上位机。

所述FPGA具备智能化处理脉冲输入和RS485串口输入。

所述FPGA的输入端通过模数转换电路、信号放大电路接传感器。

所述FPGA的输出端连接可实时显示的LCD显示电路。

在FPGA与陀螺接口之间接有继电器控制通断。

本实用新型的优点是：在符合GJB2426-95《光纤陀螺测试方法》要求的数据标准情况下，可以同时完成多路光纤陀螺输出脉冲、串口、电流等不同类型数据的采集并在LCD和上位机上实时显示出来，并可保证数据传输的可靠性，工作效率高，适用范围广，采集数据稳定可靠，抗干扰性强，

附图说明

图1为现有技术模型流程框图；

图2为本实用新型实施例模型流程框图；

图3为实施例模型实时采集的脉冲数据(零偏稳定性)波形图；

图4为实施例模型实时采集的双陀螺串口和脉冲数据(零偏稳定性)波形图；

图5为本实用新型实施例IMU三轴实时采集数据(零偏稳定性)波形图；

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图2所示，本实施例包括信号传感器、光纤陀螺接口、精密仪表运算放大器、RS485(串口通信标准)信号接口处理、脉冲接口处理、双通道继电器、核心处理芯片CycloneII、实时数据显示LCD、双向数据传输串口、串口输出控制单元、陀螺测试转台、实时数据波形显示与控制上位机、片上系统SOC。

其中FPGA采用容量较大的CycloneII芯片，可以进行复杂的运算，完成不同类型数据的采集和转换。

本实施例所采用的原理是：把各种光纤陀螺的输出接口，包括串口、脉冲和电流等，通过一定的电路转换，统一采集到FPGA中，先后进行帧格式校验，FIFO数据读取，数据外壳剥离，数据重组，最后以串口的方式将数字信号送至上位机进行记录，同时在板载LCD上显示实时数据。

而上位机软件则通过串口对FPGA发送指令从而控制电路的通断，并以一定措施避免开机冲击，保护待测的光纤陀螺，灵活的实现了多时间点陀螺输出的重复性测量。

另外，上位机软件将可以通过采集电路板额外的串口，进行转台的控制，结合上位机软件的功能，可以实现光纤陀螺动态测试的自动化，提高了测试效率。

实施例模型中光纤陀螺的输出数据通过陀螺接口传输给模型，根据光纤陀螺的输出数据类型可以选择不同的接口，当陀螺输出信号为电流型时可以选择传感器采集，经过运算放大器放大，A/D转换至SOC中，经SOC的内核ARM把采集到的数据整合，再传输给FPGA中；当输出信号为数字信号或者脉冲信号时，可以选择陀螺接口经过RS485信号接口处理或者经过脉冲接口处理后传输给FPGA，由FPGA自动判别数据来源，将数据整合后在LCD上实时显示出来，并通过双向数据传输串口输出在上位机上同步显示数据波形。

光纤陀螺的供电可以通过上位机发送指令给FPGA来控制继电器的通断达到软启动和限流保护的目的，从而有效保护光纤陀螺的安全。

本实施例产品性能和检测情况如下：

研制成功的基于FPGA的陀螺数据采集模型，核心芯片FPGA采用的是Altera公司大容量144脚的CycloneII系列，可以进行多种复杂的算法，以满足应对多种不同类型数据处理的需求。经实际应用，测试光纤陀螺不同类型输出数据的波形如附图3-5所示，是光纤陀螺不同类型输出在全温度范围内(-40℃～+60℃)的数据实时波形。

经过长时间的检测，证实该系统使用范围广，数据采集可靠性高，能采集陀螺在各种复杂环境下的数据。

本实施例在符合GJB2426-95《光纤陀螺测试方法》要求的数据标准情况下，可以同时完成多路光纤陀螺输出脉冲、串口、电流等不同类型数据的采集并在LCD和上位机上实时显示出来，在数据的传输过程中采用了RS485收发器，保证了数据的可靠性。FPGA可以把多路数据整合到一路数据通过串口同步传输给上位机，让客户比较直观的了解当前陀螺的工作情况，大大提高工作效率，光纤陀螺的供电也可以通过FPGA控制继电器的通断达到软启动和限流保护的目的，保护了光纤陀螺的安全，适合生产光纤陀螺的企业使用，可方便地满足不同客户对数据的需求。

Claims (5)

1.一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，其特征在于该模型包括可编程逻辑器件芯片FPGA，其中FPGA的输出端通过串口输出，接上位机。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，其特征在于所述FPGA具备智能化处理脉冲输入和RS485串口输入。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，其特征在于所述FPGA的输入端通过模数转换电路、信号放大电路接传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，其特征在于所述FPGA的输出端连接可实时显示的LCD显示电路。

5.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的光纤陀螺数据采集模型，其特征在于在FPGA与陀螺接口之间接有继电器控制通断。

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