三轴转台调试系统的数据采集软件设计文献综述

 2022-11-20 15:01:09
  1. 文献综述(或调研报告):

1.三轴转台在惯性导航系统性能测试中的应用

所谓惯性导航,就是利用惯性元件来实现的一种导航方法。惯性导航系统[1]通常是由加速度计、陀螺仪、稳定平台、计算机和其它一些控制元件所组成的。一个惯性导航系统通常包含三个加速度计,每一个可以检测单一方向的加速度。物体相对于惯性坐标系的转动可以用陀螺仪来检测。因此,惯性导航就是用陀螺仪和加速度计提供的测量数据确定运载体的位置的过程。惯性系统在运载体内是完全自成一体的,也就是说,不需要从远在体传送信号或从外部接收信号。但是,惯性导航系统需要精确获取运载体的初始位置。这样,惯性测量值就用于估算运载体随后的位置变化。当在空间运行的某种飞行器或是航海的船舶等因某种原因与所有外部空间失去有效的辐射联系时,就必须用上自主式设备——惯性导航设备,进行导航[2]

根据惯性导航系统的形式和种类,可以对整个惯性导航系统或只是惯性测量装置进行实验室测试。在测试中,经常进行组件级测试类似的测试,而目的是检测系统性能。

目前广泛采用的一种评估形式称为半实物仿真测试[1],这是计算机技术巨大发展的结果。这种形式的测试目的是确定诸如导弹性能和导航系统性能的准确估计。有时将惯性敏感器,但通常为完整的惯性系统,安装到测试设备上。这通常为一多轴测试台(如三轴转台),它可以精确地再现系统在工作寿命期内可能经受的角运动,如导弹的飞行或是海情环境下船舶的航行。

三轴转台[3]是以控制理论、系统技术和信息技术为基础,利用计算机和专用物理设备为工具,为惯性导航和制导系统仿真试验提供平台的关键设备。它能够复现空间质心运动中的转角、角速度、角加速度等物理指标。由此,可以在地面实验室中真实地模拟导弹,飞行器以及航海仪器等在航行过程中的各种姿态,以对敏感元件、惯导系统、执行机构等加以测试。将昂贵的实物试验转化为实验室中可预测、可重复性研究,为实物试验提供充分的技术指标和实验数据。

一般来说,测试设备仅限于作角运动。被测器件的信号输出通过合适的接口连接到仿真运载体的运动和性能的计算机上。计算机上的数学模型同样产生输出信号以控制测试设备,从而形成一种采用实际的硬件并实时运行的仿真,能够对复杂系统在各种航行状态下真实的性能进行评估。在此期间,转台的高速串口信息需要通过串口通信传输至操作计算机,而来自被测设备解算计算机的网络信息则可通过UDP协议实时传输到操作计算机。

2.串口通信及其演变历程

串口通信的概念非常简单,串口按位发送和接收字节。尽管比按字节的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。串行通讯的距离可以从几米到几千米;根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232-C接口是目前最常用的一种串行通讯接口。RS232C是1969年由美国电子工业协会(EIA)公布的串行通信标准,该标准的用途是定义数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)接口的电气特性,在个人计算通信中起着极为重要的作用。

RS232C标准规定设备间使用带“D”型25针连接器的电缆通信,但目前已经很少有人使用,一般都使用9针D型连接器,也称COM口,多数PC主板提供两个COM口,分别称为COM1和COM2。串行设备的九孔接头和电脑九针RS232C接口的引脚排列如图2-1。

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