慣性測量裝置自診斷方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種慣性測量裝置自診斷方法及裝置，裝置包括傳感單元、存儲單元、診斷單元、反饋單元和故障處理單元；傳感單元用于采集慣性測量裝置待檢測節(jié)點的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后發(fā)送至診斷單元；診斷單元用于對節(jié)點定位，并從存儲單元調(diào)用診斷程序進(jìn)行診斷，將診斷結(jié)果存入存儲單元的同時發(fā)送到反饋單元；反饋單元對收到的診斷結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換后發(fā)送控制信號到故障處理單元；故障處理單元進(jìn)行故障處理。本發(fā)明故障自動診斷裝置與慣性測量裝置一體化設(shè)計，完全由診斷單元控制，實現(xiàn)自動診斷功能；診斷單元分析數(shù)據(jù)包含待測節(jié)點的位置信息，實現(xiàn)了快速故障定位。本發(fā)明可應(yīng)用于慣性測量裝置工作全過程，實現(xiàn)慣性測量裝置工作狀態(tài)的全面監(jiān)測。
【專利說明】慣性測量裝置自診斷方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及慣性測量裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種慣性測量裝置故障自動診斷方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]慣性測量裝置作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心單元，為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)實時提供準(zhǔn)確的位置和姿態(tài)信息，其由慣性敏感器組件和儀表電路及電源組件構(gòu)成。慣性敏感器組件由互相正交的三個加速度計和三個陀螺儀構(gòu)成，分別用于測量加速度和角速度。儀表電路用于轉(zhuǎn)換并處理加速度計和陀螺儀的輸出信號，以此作為慣性測量裝置的輸出。電源組件通過電壓變換，分別為加速度計、陀螺儀和儀表電路供電。目前，新一代慣性測量裝置的結(jié)構(gòu)和功能越來越復(fù)雜，當(dāng)其發(fā)生故障時，給故障定位帶來了極大的難度，增加了故障的排故時間和經(jīng)濟(jì)成本。
[0003]由上所述，迫切需要利用智能自診斷技術(shù)，開發(fā)適用于慣性測量裝置的智能自診斷方法和設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種與慣性測量裝置一起使用的全過程故障自動診斷方法及裝置，它方便地實現(xiàn)對慣性測量裝置工作狀態(tài)的檢測和快速故障定位。
[0005]按照本發(fā)明的一方面，一種慣性測量裝置的自診斷裝置，包括傳感單元、存儲單元、診斷單元、反饋單元和故障處理單元；
[0006]傳感單元包括AD轉(zhuǎn)換器、第一轉(zhuǎn)換電路和FPGA ；AD轉(zhuǎn)換器，其輸入端口分別連接慣性測量裝置的電壓信號診斷節(jié)點和第一轉(zhuǎn)換電路的輸出端口，輸出端口連接FPGA的輸入端口，用于將來自慣性測量裝置和第一轉(zhuǎn)換電路的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳送給FPGA ;第一轉(zhuǎn)換電路，其輸入端口連接慣性測量裝置的電流信號診斷節(jié)點，輸出端口連接AD轉(zhuǎn)換器的輸入端口，用于將來自慣性測量裝置的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并傳送給AD轉(zhuǎn)換器；FPGA，其輸入端口連接慣性測量裝置的數(shù)字信號診斷節(jié)點，以及AD轉(zhuǎn)換器的輸出端口，其輸出端口分為數(shù)據(jù)端口和地址端口，分別與診斷單元對應(yīng)輸入端口連接，用于接收來自慣性測量裝置和AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號，根據(jù)數(shù)字信號的輸入端口確定待診斷節(jié)點，并獲取該節(jié)點對應(yīng)的地址信號，進(jìn)而建立待測節(jié)點數(shù)據(jù)和地址之間的關(guān)聯(lián)，將數(shù)字信號中的數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)的地址信號發(fā)送到診斷單元；
[0007]診斷單元采用DSP實現(xiàn)，其輸入端口與FPGA的輸出端口和存儲單元的輸出端口連接；輸出端口分為數(shù)據(jù)輸出端口和地址輸出端口，數(shù)據(jù)輸出端口分別連接存儲單元的輸入端口、反饋單元的輸入端口、故障處理單元的數(shù)字信號輸入端口，地址輸出端口連接反饋單元的輸入端口，診斷單元用于接收來自FPGA的數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)的地址信號，依據(jù)地址信號從存儲單元調(diào)用對應(yīng)的診斷程序和診斷判據(jù)，將數(shù)據(jù)信號調(diào)入對應(yīng)的診斷程序中，得到的診斷結(jié)果發(fā)送到存儲單元中進(jìn)行保存，同時還將診斷結(jié)果轉(zhuǎn)換為診斷數(shù)據(jù)信號和診斷地址信號，將該診斷數(shù)據(jù)信號直接發(fā)送到故障處理單元的數(shù)字信號輸入端口或者與診斷地址信號一同發(fā)送至反饋單元；
[0008]反饋單元包括DA轉(zhuǎn)換器及第二轉(zhuǎn)換電路；DA轉(zhuǎn)換器的輸入端口連接診斷單元的數(shù)據(jù)端口和地址端口，輸出端口分別連接第二轉(zhuǎn)換電路的輸入端口、故障處理單元的電壓信號輸入端口，用于將來自診斷單元的診斷數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并根據(jù)診斷地址信號選擇對應(yīng)的端口發(fā)送給故障處理單元或者發(fā)送到第二轉(zhuǎn)換電路的電壓信號輸入端口 ；第二轉(zhuǎn)換電路的輸入端口連接DA轉(zhuǎn)換器的輸出端口，第二轉(zhuǎn)換電路的輸出端口連接故障處理單元的電流信號輸入端口，用于將DA轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號后發(fā)送到故障處理單元電流信號輸入端口；
[0009]故障處理單兀的電壓信號輸入端口連接DA轉(zhuǎn)換器的輸出端口，電流信號輸入端口連接第二轉(zhuǎn)換電路的輸出端口，數(shù)字信號輸入端口連接診斷單元的數(shù)據(jù)輸出端口，故障處理單元的輸出端口連接慣性測量裝置的各診斷節(jié)點輸入端口，用于接收來自DA轉(zhuǎn)換器的電流信號、來自第二轉(zhuǎn)換電路的電壓信號和來自診斷單元的數(shù)字信號，根據(jù)上述信號控制故障處理單元中的故障處理執(zhí)行件；
[0010]存儲單元，其輸入端口連接診斷單元的數(shù)據(jù)端口，輸出端口連接診斷單元的輸入端口，用于預(yù)存診斷程序和診斷判據(jù)，以及存儲診斷結(jié)果。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述診斷單元預(yù)留有外部信號輸入端口。
[0012]按照本發(fā)明的另一方面，一種慣性測量裝置自診斷方法，其診斷步驟為:
[0013]采集待診斷節(jié)點的電壓、電流、數(shù)字信號；
[0014]將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
[0015]根據(jù)數(shù)字信號的輸入端口確定待診斷節(jié)點，并獲取該節(jié)點對應(yīng)的地址信號，進(jìn)而建立待測節(jié)點采集信號和地址之間的關(guān)聯(lián)；
[0016]依據(jù)地址信號調(diào)用對應(yīng)的診斷程序和診斷判據(jù)，將數(shù)據(jù)信號調(diào)入對應(yīng)的診斷程序中，將診斷結(jié)果轉(zhuǎn)換為診斷數(shù)據(jù)信號和診斷地址信號，并將診斷數(shù)據(jù)信號以數(shù)字信號輸出；
[0017]根據(jù)診斷地址信號選擇對應(yīng)的輸出端口，將診斷數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為電壓信號或者電流信號后再通過選擇的輸出端口輸出；
[0018]依據(jù)表征診斷結(jié)果的電壓信號或者電流信號或者數(shù)字信號進(jìn)行故障處理。
[0019]進(jìn)一步地，所述方法應(yīng)用于慣性測量裝置通電開機(jī)時、慣性測量裝置正常工作時、外部控制信號輸入情況時的故障診斷，具體過程為:首先在慣性測量裝置上電開機(jī)時，進(jìn)入上電自診斷模式；然后在慣性測量裝置正常工作的同時，按照設(shè)定的頻率進(jìn)入周期自診斷模式；最后，外部控制信號輸入時，停止慣性測量裝置正常工作，進(jìn)入鍵控自診斷模式，當(dāng)鍵控自診斷模式結(jié)束后，慣性測量裝置恢復(fù)正常工作，并進(jìn)入周期自診斷模式。
[0020]進(jìn)一步地，所述診斷程序具有診斷故障和發(fā)送故障處理信號的功能，具體實現(xiàn)方式為:首先根據(jù)數(shù)據(jù)信號和判據(jù)診斷是否發(fā)生故障，若無故障則輸出正常信號；若發(fā)生故障，在分析故障的性質(zhì)種類和危害程度后，輸出預(yù)先設(shè)定好的故障處理信號；正常信號和故障處理信號均包含數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)的地址信號，并以數(shù)字信號的形式輸出。
[0021]進(jìn)一步地，所述存儲單元對診斷結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)包括屬性:診斷時間、節(jié)點診斷結(jié)果和本次診斷的故障總數(shù)。
[0022]本發(fā)明通過上述方法和裝置，可以控制診斷裝置完成慣性測量裝置上電自診斷功能、周期自診斷功能和鍵控自診斷功能。具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0023](I)本發(fā)明裝置與慣性測量裝置一體化設(shè)計，處于慣性測量裝置的內(nèi)部，與慣性測量裝置一起工作，不需要外部檢測設(shè)備，能自動實時的檢測慣性測量裝置的工作狀態(tài)，進(jìn)行故障診斷和故障處理；診斷單元分析的數(shù)據(jù)中包含了待測節(jié)點的位置信息，實現(xiàn)了快速故障定位。
[0024](2)在慣性測量裝置通電后，自動進(jìn)行上電自診斷，檢測慣性測量裝置的關(guān)鍵模塊和電路，保證慣性測量裝置以無故障狀態(tài)進(jìn)入的工作狀態(tài)，提高了可靠性。
[0025](3)在慣性測量裝置進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，自動進(jìn)行周期自診斷，即在不影響慣性測量裝置正常工作的情況下，不需要外部指令，周期性的對慣性測量裝置的關(guān)鍵模塊和電路進(jìn)行檢測，保證慣性測量裝置始終處于正常的工作狀態(tài)，提高了可靠性。
[0026](4)在慣性測量裝置暫停工作的情況下，通過外部控制指令可以選擇任意的節(jié)點進(jìn)行診斷?？稍谌抗?jié)點診斷方式下進(jìn)行全面診斷，也可在指定診斷方式下進(jìn)行針對性診斷。不僅豐富了診斷的方式，而且方便了故障排查。
[0027](5)在以上三種模式的診斷過程中，一旦發(fā)現(xiàn)故障，故障診斷結(jié)果數(shù)據(jù)中包含了檢測節(jié)點的位置信息，通過該信息可獲得故障點的位置，實現(xiàn)了故障快速定位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明慣性測量裝置自診斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明慣性測量裝置自診斷裝置的信號流程圖；
[0030]圖3是慣性測量裝置自診斷裝置的檢測數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖4是慣性測量裝置自診斷裝置的診斷結(jié)果數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖5是慣性測量裝置自診斷裝置的自診斷方法流程圖。

【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，在實施例中，雖然僅有一組傳感單元，但這一實施例的操作和具有多組傳感單元的診斷裝置和方法的操作相同。而且，在實施例中，對慣性測量裝置中加速度計、陀螺儀、電源組件和儀表電路各選取了一個電流信號，一個電壓信號和一個數(shù)字信號節(jié)點，而對于不同類型的慣性測量裝置，各部件的節(jié)點個數(shù)和信號種類可能會不相同，但依據(jù)本發(fā)明的操作，可通過節(jié)點和信號種類的增減擴(kuò)展到各類慣性測量裝置的自診斷實施中。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明實例提供的慣性測量裝置故障自動診斷裝置包括傳感單元、診斷單元、存儲單元、反饋單元和故障處理單元五部分組成。慣性測量裝置中各部件的輸出端口連接傳感單元的輸入端口 ；傳感單元的輸出端口連接診斷單元的輸入端口 ；診斷單元和存儲單元連接，且輸出端口連接反饋單元的輸入端口 ；反饋單元的輸出端口連接故障處理單元的信號輸入端口，故障處理單元的輸出端口連接慣性測量裝置中各部件的輸入端□。
[0035]圖2所示為慣性測量裝置與自診斷裝置之間的詳細(xì)信號流程。慣性測量裝置分為加速度計、陀螺儀、電源組件和儀表電路四個部件。在本發(fā)明實例中，對這四個部件分別選取一個電流信號、一個電壓信號以及一個數(shù)字信號作為診斷的節(jié)點。
[0036]傳感單元由第一轉(zhuǎn)換電路、AD轉(zhuǎn)換器、FPGA組成，用于采集慣性測量裝置的選取的診斷節(jié)點信號。數(shù)字信號直接由FPGA采集；電壓信號通過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由FPGA采集；電流信號通過第一轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓信號，由AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再由FPGA采集。FPGA根據(jù)數(shù)字信號的輸入端口確定診斷的節(jié)點，并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的地址信號。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖3所示，并按時序號發(fā)送到診斷單元。
[0037]診斷單元由DSP構(gòu)成，內(nèi)預(yù)置所有診斷節(jié)點的自診斷程序。首先，DSP讀取存儲單元中的所有診斷判據(jù)后發(fā)送到對應(yīng)的診斷程序中，用于初始化診斷程序中的判據(jù)變量。然后，DSP接收FPGA同步發(fā)送的數(shù)據(jù)信號和其對應(yīng)的地址信號，并根據(jù)地址信號調(diào)用對應(yīng)的診斷程序。診斷程序具有診斷故障和發(fā)送故障處理信號的功能，其首先根據(jù)數(shù)據(jù)信號和判據(jù)診斷是否發(fā)生故障，若無故障則輸出正常信號；若發(fā)生故障，在分析故障的性質(zhì)種類和危害程度后，輸出預(yù)先設(shè)定好的故障處理信號。最后，正常信號和故障處理信號都包含數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)的地址信號，以數(shù)字信號的形式發(fā)送到反饋單元。診斷的結(jié)果發(fā)送到存儲單元進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)如圖4所示，保存診斷的時間、每個節(jié)點的診斷結(jié)果、統(tǒng)計的本次診斷的故障總數(shù)。其中，若某個節(jié)點發(fā)生故障后，存儲信息為1，正常時存儲信息為O。
[0038]另外，診斷單元還具有外部信號輸入接口，外部信號可以控制診斷單元調(diào)用指定診斷程序，對節(jié)點進(jìn)行選擇性的診斷。
[0039]DSP內(nèi)預(yù)置的自診斷程序的算法根據(jù)診斷信號的特點進(jìn)行設(shè)計。算法遵循的原則如下:先將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理方法可以是統(tǒng)計值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，也可以是取最大值和最小值。隨后將處理結(jié)果與判據(jù)對比，判據(jù)可以為標(biāo)準(zhǔn)值或者閾值。當(dāng)對比結(jié)果滿足要求時，程序輸出結(jié)果顯示正常狀態(tài)，反之輸出故障狀態(tài)。
[0040]反饋單元由DA轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換電路組成。DA轉(zhuǎn)換器接收診斷單元發(fā)送的數(shù)據(jù)信號和地址信號，其根據(jù)地址信號將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后從對應(yīng)的端口直接發(fā)送到故障處理單元的電壓控制端口，或者發(fā)送到第二轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成電流信號后再發(fā)送到故障處理單元的電流控制端口。
[0041]故障處理單元根據(jù)輸入信號的類型連接診斷單元的輸出數(shù)字信號、反饋單元輸出的電壓和電流信號。故障處理單元可以包含故障顯示燈、蜂鳴器、繼電器、替換器件等故障處理器件。故障處理單元用于處理對應(yīng)診斷節(jié)點的故障狀態(tài)，可由故障燈顯示故障狀態(tài)；可由蜂鳴器報警；可由繼電器切斷供電；可由替換器件替換故障的器件。本發(fā)明中不限定故障處理器件的種類，可根據(jù)診斷節(jié)點的重要性和采取的故障處理策略，選擇合適的故障處理器件，并連接到慣性測量裝置中的各診斷節(jié)點。
[0042]基于上述裝置，一個完整的診斷流程為:
[0043](I)慣性測量裝置中需要診斷的節(jié)點連接至自診斷裝置，其中節(jié)點的信號輸出端連接至傳感單元，信號輸入端連接至反饋單元；
[0044](2)傳感單元采集節(jié)點的數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)信號處理后發(fā)送至診斷單元；
[0045](3)診斷單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，根據(jù)診斷的結(jié)果向反饋單元發(fā)送控制信號，并將診斷結(jié)果發(fā)送至存儲單元；
[0046](4)反饋單元對控制信號進(jìn)行處理，然后發(fā)送到故障處理單元對應(yīng)的信號輸入端，控制故障處理單元進(jìn)行故障處理。
[0047]本發(fā)明提供的實例具有的診斷模式分為如下三種:
[0048](I)上電自診斷
[0049]上電自診斷是在慣性測量裝置通電的時刻立即啟動，僅針對慣性測量裝置的重要功能節(jié)點進(jìn)行診斷，例如電源組件的供電電壓，儀表電路的通訊協(xié)議等。目的是保證慣性測量裝置進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。
[0050](2)周期自診斷
[0051]周期自診斷是指在慣性測量裝置正常工作時，自診斷裝置周期性的對重要節(jié)點進(jìn)行診斷，例如陀螺儀的狀態(tài)信號，加速度計的調(diào)制電流等。目的是實時監(jiān)測慣性測量裝置的狀態(tài)，保證其處于正常工作狀態(tài)下。
[0052](3)鍵控自診斷
[0053]鍵控自診斷是指在慣性測量裝置暫停工作時，通過外部控制信號，指定自診斷裝置對慣性測量裝置的某個或多個節(jié)點進(jìn)行診斷。目的是對慣性測量裝置進(jìn)行全面性或者選擇性的診斷，保證其所有檢測節(jié)點工作正常。
[0054]慣性測量裝置的自動故障診斷裝置工作在這三種診斷模式的流程圖如圖5所示。首先在慣性測量裝置上電開機(jī)時，進(jìn)入上電自診斷模式；然后在慣性測量裝置正常工作的同時，按照設(shè)定的頻率進(jìn)入周期自診斷模式；這種狀態(tài)下，可隨時通過外部控制進(jìn)入鍵控自診斷模式，此時暫停慣性測量裝置的正常工作；最后，當(dāng)鍵控自診斷模式結(jié)束后，慣性測量裝置恢復(fù)正常工作，并進(jìn)入周期自診斷模式。
[0055]實例:
[0056]舉例而言，若診斷的慣性測量裝置的節(jié)點為電源組件中的某路電源輸出，正常情況下其輸出電壓應(yīng)該穩(wěn)定在5V，波動不超過0.1V。因此，在存儲單元內(nèi)設(shè)定的判據(jù)為:電壓標(biāo)準(zhǔn)值為5V，測量電壓值與標(biāo)準(zhǔn)值的差值小于0.1V，測量電壓值的統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差小于0.1V，該判據(jù)記為Dn。當(dāng)該節(jié)點故障后，電源組件所對應(yīng)的故障處理單元中的故障燈會打開，正常時該故障燈熄滅。
[0057]在硬件連接上，將此節(jié)點直接經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器后連接至FPGA的輸入端口 η。中間FPGA連接診斷單元，診斷單元的輸出端連接DA轉(zhuǎn)換器，DA轉(zhuǎn)換器的輸出端口 η連接電源組件中的故障燈正極。端口號η代表了該診斷節(jié)點。節(jié)點的數(shù)據(jù)經(jīng)過FPGA轉(zhuǎn)換后，得到的采樣數(shù)據(jù)記為An，并與對應(yīng)的地址信號Bn共同發(fā)送到診斷單元。診斷單元根據(jù)地址信號Bn從存儲單元內(nèi)調(diào)用自診斷程序Cn，并讀取判據(jù)Dn。將An和Dn帶入程序Cn中運行，先對數(shù)據(jù)An進(jìn)行處理，獲得An的統(tǒng)計平均值A(chǔ)p和統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差A(yù)s。
[0058]當(dāng)同時滿足Ap_5V〈0.1V和As〈0.1V條件時，程序輸出結(jié)果顯示正常狀態(tài)，程序輸出數(shù)字量O經(jīng)過反饋單元的DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸出電壓OV到故障處理單元的故障燈，此時故障燈熄滅。反之，當(dāng)兩個條件不能同時滿足時，程序輸出數(shù)字量I經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換器后輸出5V，控制故障燈打開，顯示該節(jié)點處于故障狀態(tài)。因此，當(dāng)此故障燈打開時，可以快速定位到該節(jié)點。
[0059]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種慣性測量裝置的自診斷裝置，其特征在于，包括傳感單元、存儲單元、診斷單元、反饋單元和故障處理單元； 傳感單元包括AD轉(zhuǎn)換器、第一轉(zhuǎn)換電路和FPGA ；AD轉(zhuǎn)換器，其輸入端口分別連接慣性測量裝置的電壓信號診斷節(jié)點和第一轉(zhuǎn)換電路的輸出端口，輸出端口連接FPGA的輸入端口，用于將來自慣性測量裝置和第一轉(zhuǎn)換電路的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳送給FPGA ；第一轉(zhuǎn)換電路，其輸入端口連接慣性測量裝置的電流信號診斷節(jié)點，輸出端口連接AD轉(zhuǎn)換器的輸入端口，用于將來自慣性測量裝置的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并傳送給AD轉(zhuǎn)換器；FPGA,其輸入端口連接慣性測量裝置的數(shù)字信號診斷節(jié)點，以及AD轉(zhuǎn)換器的輸出端口，其輸出端口分為數(shù)據(jù)端口和地址端口，分別與診斷單元對應(yīng)輸入端口連接，用于接收來自慣性測量裝置和AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號，根據(jù)數(shù)字信號的輸入端口確定待診斷節(jié)點，并獲取該節(jié)點對應(yīng)的地址信號，進(jìn)而建立待測節(jié)點數(shù)據(jù)和地址之間的關(guān)聯(lián)，將數(shù)字信號中的數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)的地址信號發(fā)送到診斷單元； 診斷單元采用DSP實現(xiàn)，其輸入端口與FPGA的輸出端口和存儲單元的輸出端口連接；輸出端口分為數(shù)據(jù)輸出端口和地址輸出端口，數(shù)據(jù)輸出端口分別連接存儲單元的輸入端口、反饋單元的輸入端口、故障處理單元的數(shù)字信號輸入端口，地址輸出端口連接反饋單元的輸入端口，診斷單元用于接收來自FPGA的數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)的地址信號，依據(jù)地址信號從存儲單元調(diào)用對應(yīng)的診斷程序和診斷判據(jù)，將數(shù)據(jù)信號調(diào)入對應(yīng)的診斷程序中，得到的診斷結(jié)果發(fā)送到存儲單元中進(jìn)行保存，同時還將診斷結(jié)果轉(zhuǎn)換為診斷數(shù)據(jù)信號和診斷地址信號，將該診斷數(shù)據(jù)信號直接發(fā)送到故障處理單元的數(shù)字信號輸入端口或者與診斷地址信號一同發(fā)送至反饋單元； 反饋單元包括 DA轉(zhuǎn)換器及第二轉(zhuǎn)換電路；DA轉(zhuǎn)換器的輸入端口連接診斷單元的數(shù)據(jù)端口和地址端口，輸出端口分別連接第二轉(zhuǎn)換電路的輸入端口、故障處理單元的電壓信號輸入端口，用于將來自診斷單元的診斷數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并根據(jù)診斷地址信號選擇對應(yīng)的端口發(fā)送給故障處理單元或者發(fā)送到第二轉(zhuǎn)換電路的電壓信號輸入端口 ；第二轉(zhuǎn)換電路的輸入端口連接DA轉(zhuǎn)換器的輸出端口，第二轉(zhuǎn)換電路的輸出端口連接故障處理單元的電流信號輸入端口，用于將DA轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號后發(fā)送到故障處理單兀電流信號輸入端口； 故障處理單元的電壓信號輸入端口連接DA轉(zhuǎn)換器的輸出端口，電流信號輸入端口連接第二轉(zhuǎn)換電路的輸出端口，數(shù)字信號輸入端口連接診斷單元的數(shù)據(jù)輸出端口，故障處理單元的輸出端口連接慣性測量裝置的各診斷節(jié)點輸入端口，用于接收來自DA轉(zhuǎn)換器的電流信號、來自第二轉(zhuǎn)換電路的電壓信號和來自診斷單元的數(shù)字信號，根據(jù)上述信號控制故障處理單元中的故障處理執(zhí)行件； 存儲單元，其輸入端口連接診斷單元的數(shù)據(jù)端口，輸出端口連接診斷單元的輸入端口，用于預(yù)存診斷程序和診斷判據(jù)，以及存儲診斷結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性測量裝置自診斷裝置，其特征在于，所述診斷單元預(yù)留有外部信號輸入端口。
3.采用權(quán)利要求1或2所述系統(tǒng)進(jìn)行慣性測量裝置自診斷方法，其特征在于，其診斷步驟為: 采集待診斷節(jié)點的電壓、電流、數(shù)字信號；將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；根據(jù)數(shù)字信號的輸入端口確定待診斷節(jié)點，并獲取該節(jié)點對應(yīng)的地址信號，進(jìn)而建立待測節(jié)點采集信號和地址之間的關(guān)聯(lián)； 依據(jù)地址信號調(diào)用對應(yīng)的診斷程序和診斷判據(jù)，將數(shù)據(jù)信號調(diào)入對應(yīng)的診斷程序中，將診斷結(jié)果轉(zhuǎn)換為診斷數(shù)據(jù)信號和診斷地址信號，并將診斷數(shù)據(jù)信號以數(shù)字信號輸出； 根據(jù)診斷地址信號選擇對應(yīng)的輸出端口，將診斷數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為電壓信號或者電流信號后再通過選擇的輸出端口輸出； 依據(jù)表征診斷結(jié)果的電壓信號或者電流信號或者數(shù) 字信號進(jìn)行故障處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的慣性測量裝置自診斷方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于慣性測量裝置通電開機(jī)時、慣性測量裝置正常工作時、外部控制信號輸入情況時的故障診斷，具體過程為:首先在慣性測量裝置上電開機(jī)時，進(jìn)入上電自診斷模式；然后在慣性測量裝置正常工作的同時，按照設(shè)定的頻率進(jìn)入周期自診斷模式；最后，外部控制信號輸入時，停止慣性測量裝置正常工作，進(jìn)入鍵控自診斷模式，當(dāng)鍵控自診斷模式結(jié)束后，慣性測量裝置恢復(fù)正常工作，并進(jìn)入周期自診斷模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的慣性測量裝置自診斷方法，其特征在于，所述診斷程序具有診斷故障和發(fā)送故障處理信號的功能，具體實現(xiàn)方式為:首先根據(jù)數(shù)據(jù)信號和判據(jù)診斷是否發(fā)生故障，若無故障則輸出正常信號；若發(fā)生故障，在分析故障的性質(zhì)種類和危害程度后，輸出預(yù)先設(shè)定好的故障處理信號；正常信號和故障處理信號均包含數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)的地址信號，并以數(shù)字信號的形式輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的慣性測量裝置自診斷方法，其特征在于，所述存儲單元對診斷結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)包括屬性:診斷時間、節(jié)點診斷結(jié)果和本次診斷的故障總數(shù)。
【文檔編號】G01C25/00GK104075735SQ201410318554
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】楊元俠, 呂江濤, 陸俊清, 高博, 何健偉 申請人:湖北航天技術(shù)研究院總體設(shè)計所