專利名稱：光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖陀螺儀測試領(lǐng)域，具體講的是一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù) 采集方法，適合在光纖陀螺儀測試中使用。
背景技術(shù)：
光纖陀螺儀是一種角速率傳感器，廣泛應(yīng)用于慣性導(dǎo)航領(lǐng)域，是目前用 于確定運(yùn)動(dòng)體空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的主要傳感器，轉(zhuǎn)臺是對其進(jìn)行測量的重要設(shè)備。 光纖陀螺工作環(huán)境非常惡劣、苛刻，為模擬陀螺的工作環(huán)境，每一個(gè)陀螺樣 機(jī)都必須在苛刻的試驗(yàn)環(huán)境下測試，大都需要進(jìn)行高低溫測試，所以實(shí)驗(yàn)平 臺往往是高低溫箱和轉(zhuǎn)臺安裝成一個(gè)整體來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 一般的測試方法，由 于轉(zhuǎn)臺的原因，，數(shù)據(jù)不能直接通過電線傳輸出來，而需要通過滑環(huán)來作為連 接轉(zhuǎn)臺上的陀螺與數(shù)據(jù)采集終端的載體，與此同時(shí)光纖陀螺儀的供電也通過
轉(zhuǎn)臺滑環(huán)傳遞。每路供電和信號都占用滑環(huán)，使滑環(huán)的利用率幾乎是100%，
在測試中傳輸線路很難有冗余，其采集線路示意圖如圖1所示?；h(huán)是由金 屬彈片和導(dǎo)電環(huán)構(gòu)成，在轉(zhuǎn)臺工作時(shí)，滑環(huán)在不斷地摩擦，在高低溫測試時(shí) 這種結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)結(jié)霜、凝露等問題，導(dǎo)致誤碼的產(chǎn)生。由于滑環(huán)的連接線 與電機(jī)強(qiáng)電非常近，也會(huì)受到強(qiáng)電的干擾。 一般的測試方法，其過程可以看 成是一個(gè)黑匣子，其中的實(shí)時(shí)狀態(tài)都不為人知，只有到結(jié)果計(jì)算出來后才能 看出來。此外一般的測試方法與計(jì)算機(jī)的接口單一，常需要復(fù)雜的設(shè)備進(jìn)行 接口轉(zhuǎn)換。
關(guān)于轉(zhuǎn)臺滑環(huán)可靠性的問題，國內(nèi)許多轉(zhuǎn)臺制造商在用各種辦法試圖解 決，在性能上改善了不少，個(gè)別型號已經(jīng)能夠滿足長時(shí)間的可靠性。由于滿 足光纖陀螺儀測試要求的轉(zhuǎn)臺是一種價(jià)格昂貴的測諒儀器，購置新型的轉(zhuǎn)臺 會(huì)是一比較大的支出，所以很多測試單位就采取經(jīng)常維護(hù)的辦法來提高滑環(huán) 的可靠性，但滑環(huán)的維護(hù)又是一件困難、麻煩的事。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種光纖陀螺儀無 線數(shù)據(jù)采集方法，該方法通過非接觸式的射頻的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，可 以不通過轉(zhuǎn)臺滑環(huán)直接把數(shù)據(jù)通過射頻的方式傳輸出來，使整個(gè)數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)更加靈活，解決了通過轉(zhuǎn)臺滑環(huán)傳輸信號經(jīng)常出現(xiàn)誤碼的問題。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成
一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于該采集方法采用源數(shù)據(jù) 處理模塊、射頻發(fā)模塊、射頻收模塊和目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊完成采集工作，首 先由源數(shù)據(jù)處理模塊把光纖陀螺輸出的數(shù)據(jù)收集起來整理后傳給射頻發(fā)模 塊，射頻發(fā)模塊把數(shù)據(jù)加上相應(yīng)的地址和效驗(yàn)后通過天線發(fā)射出去，之后射 頻收模塊接受到射頻信號后對效驗(yàn)碼進(jìn)行比對，正確的話就對此幀信號傳送 給目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊，錯(cuò)誤就回傳一標(biāo)識信號讓射頻發(fā)模塊再次發(fā)送原來的 數(shù)據(jù)，最后目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊把數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后傳送給計(jì)算機(jī)。
所述源數(shù)據(jù)處理模塊把光纖陀螺輸出的數(shù)據(jù)收集起來整理后傳給射頻發(fā) 模塊的同時(shí)將源數(shù)據(jù)和信號強(qiáng)度在液晶屏幕上顯示。
所述最后目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊把數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后傳送給計(jì)算機(jī)，同時(shí)將接 收的數(shù)據(jù)和信號強(qiáng)度在液晶屏幕上顯示。
所述射頻收、發(fā)模塊采用以NRF2401為核心芯片。
所述數(shù)據(jù)處理模塊采用FPGA作為核心處理器。
所述射頻的頻段是使用無需授權(quán)的ISM頻段來傳輸信號。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，系統(tǒng)功耗小、成本低，傳輸范圍遠(yuǎn)，理論上通信距離 可達(dá)100m，實(shí)際通過鞭狀天線的通信距離可達(dá)40m左右，完全能夠滿足測試 要求；可靠性和穩(wěn)定性好，通信雙方均有一定的糾錯(cuò)功能，保持了接收和發(fā) 送數(shù)據(jù)的一致性，通信誤碼率低；擴(kuò)展能力強(qiáng)，經(jīng)過靈活的組合配對可以讓 一個(gè)射頻收模塊同時(shí)接收多個(gè)射頻發(fā)模塊的信號源，通過射頻模塊的級聯(lián)可 以獲得更遠(yuǎn)的傳輸距離。在液晶屏幕上顯示了射頻信號的強(qiáng)度、收發(fā)狀態(tài)以 及當(dāng)前的光纖陀螺儀輸出值，方便了使用人員更好地選擇天線角度和擺放位 置，在出現(xiàn)故障時(shí)使測試人員更容易判斷故障位置。與計(jì)算機(jī)的通信接口豐富，有USB， RS232, RS485，含蓋了常用的串行接口。適合在光纖光纖陀螺儀
測試中使用。


圖1為現(xiàn)有的光纖陀螺儀數(shù)據(jù)采集方法示意圖2為本發(fā)明的光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法示意圖3為測試源數(shù)據(jù)圖4為現(xiàn)有的光纖陀螺儀數(shù)據(jù)采集方法的測試數(shù)據(jù)圖； 圖5為本發(fā)明的光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法的測試數(shù)據(jù)圖； 圖6為本發(fā)明的光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法的陀螺測試數(shù)據(jù)圖；
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說 明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解
如圖1-6所示，標(biāo)號1-8分別表示光纖陀螺儀l、源數(shù)據(jù)處理模塊2、
射頻發(fā)模塊3、射頻收模塊4、目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊5、計(jì)算機(jī)6、轉(zhuǎn)臺滑環(huán)7、 液晶顯示器8。
本實(shí)施例采用的數(shù)據(jù)采集方法是首先由源數(shù)據(jù)處理模塊2把光纖陀
螺1輸出的數(shù)據(jù)收集起來整理后傳給射頻發(fā)模塊3并將源數(shù)據(jù)和信號強(qiáng)度在 液晶顯示器8上顯示，射頻發(fā)模塊3把數(shù)據(jù)加上相應(yīng)的地址和效驗(yàn)通過大線 發(fā)射出去，射頻收模塊4接受到射頻信號后對效驗(yàn)碼進(jìn)行比對，正確的話就 對此幀信號傳送給目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊5，錯(cuò)誤就回傳一標(biāo)識信號讓射頻發(fā)模塊 3再次發(fā)送原來的數(shù)據(jù)，最后目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊5把數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后通過USB 或RS232或RS485傳送給計(jì)算機(jī)6并將接收的數(shù)據(jù)和信號強(qiáng)度在液晶顯示器8 上顯示，這樣就完成了整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程。
本實(shí)施例在具體實(shí)施時(shí)光纖陀螺儀1上電之后就把當(dāng)前的角速率值通 過數(shù)據(jù)線傳給了源數(shù)據(jù)處理模塊2，源數(shù)據(jù)處理模塊2是為射頻發(fā)模塊3服務(wù) 的，它不僅把光纖陀螺儀l輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理打包，而且按照射頻發(fā)模塊3 中NRF2401的控制時(shí)序把發(fā)射數(shù)據(jù)傳給射頻發(fā)模塊3，與此同時(shí)源數(shù)據(jù)處理模 塊2將信號的強(qiáng)度、收發(fā)狀態(tài)以及當(dāng)前的光纖陀螺儀輸出值在液晶顯示器8上顯示。射頻發(fā)模塊3接收來自射頻收模塊4發(fā)出的校驗(yàn)信號，如果校驗(yàn)信 號正確則表示射頻收模塊4已經(jīng)成功接收了上一段數(shù)據(jù)，此時(shí)射頻發(fā)模塊3 就發(fā)送下一段數(shù)據(jù)，若錯(cuò)誤則射頻發(fā)模塊3再次發(fā)送上一段數(shù)據(jù)，等待射頻 收模塊4再次回應(yīng)校驗(yàn)信號，若多次出現(xiàn)校驗(yàn)信號錯(cuò)誤則表示此信號發(fā)射頻 率段較擁擠，容易受到干擾，反之表示信號清晰、干擾源少，出現(xiàn)前者這種 情況后射頻發(fā)模塊3就將通信頻率進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，直到能夠較順暢地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳 輸。射頻收模塊4接收到正確的數(shù)據(jù)段后把其中的效驗(yàn)信號和一些非光纖陀 螺儀1數(shù)據(jù)的信號去處后傳送給目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊5，目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊5 將接收到的數(shù)據(jù)段排序后通過USB或RS232或RS485傳輸給計(jì)算機(jī)6與此同 時(shí)目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊5將信號的強(qiáng)度、收發(fā)狀態(tài)以及當(dāng)前的光纖陀螺儀輸出 值在液晶顯示器8上顯示。
本實(shí)施例采集方法性能試驗(yàn)和檢測情況如下
測試使用中國船舶工業(yè)第六三五四所單軸帶轉(zhuǎn)臺TD450，溫控箱為KS0N 公司KTSB-510T-HS，測試使用自制的光纖陀螺儀HT-MF0G-11。
由于光纖陀螺儀的輸出值為波動(dòng)量，為了更清楚地顯示本實(shí)施例采集方 法的性能，測試中人為給定了一段有規(guī)律的源數(shù)據(jù)來代替光纖陀螺儀的輸出 值如圖3所示，橫軸為數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，縱軸為數(shù)據(jù)值，測試溫度范圍從-4(TC到 +60"再到-40°C，轉(zhuǎn)臺以100° /S的角速率勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。現(xiàn)有的光纖陀螺儀數(shù) 據(jù)采集方法是將源數(shù)據(jù)通過滑環(huán)傳遞到目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊，在計(jì)算機(jī)上把數(shù) 據(jù)繪圖后可以看到數(shù)據(jù)中有一些跳點(diǎn)如圖4所示，在低溫下轉(zhuǎn)臺滑環(huán)在進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)會(huì)出現(xiàn)不可靠的現(xiàn)象。使用本實(shí)施例的光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集 方法后在計(jì)算機(jī)上把數(shù)據(jù)繪圖后可以看到結(jié)果與源數(shù)據(jù)一致如圖5所示，通
過液晶顯示器可以看到兩邊的數(shù)據(jù)變化一致，信號較強(qiáng)。在光纖陀螺儀的實(shí) 際測試中使用無線數(shù)據(jù)采集方法沒有出現(xiàn)誤碼情況，波形如圖6所示。
本實(shí)施例涉及的光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法主要使用了源數(shù)據(jù)處理模 塊、射頻發(fā)模塊、射頻收模塊、目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊，其中射頻收發(fā)模塊使用 NRF2401作為主芯片，其只有在數(shù)據(jù)發(fā)射的瞬間才會(huì)到達(dá)峰值功率，NRF2401 使通信雙方有一定的糾錯(cuò)功能，經(jīng)過靈活的組合配對可以讓一個(gè)射頻收模塊同時(shí)接收多個(gè)射頻發(fā)模塊的信號源，通過射頻模塊的級聯(lián)可以獲得更遠(yuǎn)的傳
輸距離。數(shù)據(jù)處理模塊使用FPGA最為核心處理器，液晶屏幕采用1602型， 與計(jì)算機(jī)的通信通過USB， RS232, RS485進(jìn)行，天線是使用全方向的固定天 線。射頻的頻段是使用無需授權(quán)的ISM頻段來傳輸信號。在液晶屏幕上顯示 了射頻信號的強(qiáng)度、收發(fā)狀態(tài)以及當(dāng)前的光纖陀螺儀輸出值，方便了使用人 員更好地選擇天線角度和擺放位置，在出現(xiàn)故障時(shí)使測試人員更容易判斷故 障位置。與計(jì)算機(jī)的通信接口豐富，有USB， RS232， RS485，含蓋了常用的串 行接口。適合在光纖光纖陀螺儀測試中使用。
權(quán)利要求
1.一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于該采集方法采用源數(shù)據(jù)處理模塊、射頻發(fā)模塊、射頻收模塊和目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊完成采集工作，首先由源數(shù)據(jù)處理模塊把光纖陀螺輸出的數(shù)據(jù)收集起來整理后傳給射頻發(fā)模塊，射頻發(fā)模塊把數(shù)據(jù)加上相應(yīng)的地址和效驗(yàn)后通過天線發(fā)射出去，之后射頻收模塊接受到射頻信號后對效驗(yàn)碼進(jìn)行比對，正確的話就對此幀信號傳送給目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊，錯(cuò)誤就回傳一標(biāo)識信號讓射頻發(fā)模塊再次發(fā)送原來的數(shù)據(jù)，最后目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊把數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后傳送給計(jì)算機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所 述源數(shù)據(jù)處理模塊把光纖陀螺輸出的數(shù)據(jù)收集起來整理后傳給射頻發(fā)模 塊的同時(shí)將源數(shù)據(jù)和信號強(qiáng)度在液晶屏幕上顯示。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所 述最后目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊把數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后傳送給計(jì)算機(jī)，同時(shí)將接收的 數(shù)據(jù)和信號強(qiáng)度在液晶屏幕上顯示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所 述射頻收、發(fā)模塊采用以NRF2401為核心芯片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所 述數(shù)據(jù)處理模塊采用FPGA作為核心處理器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法，其特征在 于所述射頻的頻段是使用無需授權(quán)的ISM頻段來傳輸信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖陀螺儀無線數(shù)據(jù)采集方法，該采集方法首先由源數(shù)據(jù)處理模塊把光纖陀螺輸出的數(shù)據(jù)收集起來整理后傳給射頻發(fā)模塊，射頻發(fā)模塊把數(shù)據(jù)加上相應(yīng)的地址和效驗(yàn)后通過天線發(fā)射出去，之后射頻收模塊接受到射頻信號后對效驗(yàn)碼進(jìn)行比對，正確的話就對此幀信號傳送給目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊，錯(cuò)誤就回傳一標(biāo)識信號讓射頻發(fā)模塊再次發(fā)送原來的數(shù)據(jù)，最后目標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊把數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后傳送給計(jì)算機(jī)，該方法通過非接觸式的射頻的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，可以不通過轉(zhuǎn)臺滑環(huán)直接把數(shù)據(jù)通過射頻的方式傳輸出來，使整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更加靈活，解決了通過轉(zhuǎn)臺滑環(huán)傳輸信號經(jīng)常出現(xiàn)誤碼的問題。
文檔編號G01C25/00GK101319913SQ20081004087
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日
發(fā)明者吳圣宇, 吳海林, 浩 王, 翔 虞 申請人:上海亨通光電科技有限公司