久久一区二区免费播放,国产在线欧美日韩一区二区,国产综合色在线视频,精品伊人久久久香线蕉,精品视频麻豆网站,玖玖国产,国内精品久久久久影,在线观看精品视频一区二区三区,午夜久久影院,国产精品一区久久

一種磁航向解算裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的磁航向解算裝置是一種應(yīng)用于磁航向系統(tǒng)中的裝置，其主要利用地球磁場測量方向。為解決目前磁航向系統(tǒng)采用模擬電路進行信號處理時受到環(huán)境影響，穩(wěn)定性差、系統(tǒng)誤差大等問題，本發(fā)明中的磁航向解算裝置采用高精度AD單片機進行信號采樣處理，進行航向解算，其中的正余弦和反正切函數(shù)均利用CORDIC算法實現(xiàn)，因此能夠有效降低外部環(huán)境對電路在溫度等其他因素的影響，同時，采用本發(fā)明中所使用的航向解算函數(shù)算法，能夠減少磁航向系統(tǒng)誤差，提高磁航向系統(tǒng)的總體精度。
【專利說明】一種磁航向解算裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁航向系統(tǒng)中的磁航向解算裝置，具體涉及一種基于CORDIC算法的航向解算裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁航向系統(tǒng)又稱磁羅盤，是一種利用地球磁場測量方向的裝置。以在無人機上使用為例，磁航向系統(tǒng)的輸出是無人機的機頭指向。上世紀60年代以來，作為打靶訓(xùn)練靶標(biāo)的無人機得到重視，遠讀磁羅盤由于體積、重量、成本等的優(yōu)勢在無人機航向測量中得到了應(yīng)用，后與垂直陀螺結(jié)合，出現(xiàn)了平臺式磁航向系統(tǒng)，該系統(tǒng)的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，造價高。單片機和微系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是單片機的應(yīng)用，使磁航向測量進入了新的發(fā)展時期，復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)和隨動系統(tǒng)被單片機的強大功能所取代，復(fù)雜的計算也不再是難題，即所謂的捷聯(lián)數(shù)字式磁航向系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用三軸磁傳感器測量地磁場在飛機縱軸、橫軸和豎軸的分量，從垂直陀螺獲取俯仰角和傾斜角信號，用單片機直接解算出磁航向。磁航向系統(tǒng)首次擺脫了復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，可靠性、測量精度大幅度提高，生產(chǎn)成本大幅下降。
[0003]磁航向系統(tǒng)用于飛機上時，磁航向定義為飛機縱軸方向在水平面上的投影與當(dāng)?shù)卮抛游缇€(磁北)的夾角，用0°到360°的角度值表示，飛機向正東飛時，其值為90°。
[0004]目前，捷聯(lián)數(shù)字式磁航向系統(tǒng)已成為較理想的磁航向測量裝置，原理圖如圖6所示。系統(tǒng)由三軸磁傳感器、模擬電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和單片機組成。三軸磁傳感器測出地磁場在飛機縱軸、豎軸和橫軸上的分量扎、民和氏，經(jīng)模擬電路處理連同飛機的俯仰角0和傾斜角Y經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片 機。在無誤差的情況下，Hx, Hy, Hz以及0、Y和航向角①的關(guān)系為:
Hx I 0 0 cos沒-sin沒 0 H0 cosO
[0005]Hv = 0 cos/ -sin/ sin^ cos(9 0 H() tana(i_i)
H_ 0 sm/ cosy 0 0 1-//(lsinO
[0006]其中Htl為地磁場水平分量，a為磁傾角。航向角根據(jù)(丨)=arctanH0 Sm 0求得。





I10 COS(I)
[0007]但是隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，對磁場測量在形態(tài)、穩(wěn)定性和準確度等方面都提出了更苛刻的要求，傳統(tǒng)磁航向系統(tǒng)輸出信號的溫度穩(wěn)定性差，對磁航向解算的公式簡單，系統(tǒng)誤差大，準確度難以達到較高要求。
[0008]發(fā)明的內(nèi)容
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于磁航向系統(tǒng)中的磁航向解算裝置，利用一個單片機采集數(shù)字磁通門輸出信號并進行航向解算，其中的正余弦和反正切函數(shù)均利用CORDIC算法實現(xiàn)。使用本發(fā)明中的磁航向解算裝置盡可能多使用單片機中的程序完成原有的模擬電路功能，能夠有效降低外部環(huán)境對電路在溫度等其他因素的影響，同時，采用本發(fā)明中所使用的航向解算函數(shù)算法，能夠減少磁航向系統(tǒng)誤差，提高磁航向系統(tǒng)的總體精度。[0010]本申請發(fā)明一種磁航向解算裝置，該裝置包括外部輔助電路、外部信號調(diào)理電路、磁航向解算運算模塊，其特征在于:
[0011]該外部的輔助電路提供俯仰角和傾斜角信號；
[0012]該外部信號調(diào)理電路進行信號調(diào)理；
[0013]該磁航向解算運算模塊選用內(nèi)部帶高精度AD的高性能單片機，對從磁航向系統(tǒng)中獲得的信號進行采樣，然后進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，對信號進行濾波處理、誤差補償，航向解算等數(shù)字處理，最終得到穩(wěn)定的磁航向信號，并與上位機實時通信。
[0014]本發(fā)明的磁航向解算運算模塊，其特征還在于:該磁航向解算運算模塊由初始化模塊、系統(tǒng)監(jiān)控模塊、AD校準模塊、信號采集模塊，航向解算功能模塊，同步調(diào)試模塊、誤差補償功能模塊以及通信功能模塊組成。
[0015]本發(fā)明中的航向解算功能模塊，其特征還在于:該航向解算功能模塊包括數(shù)字濾波，誤差補償，三角函數(shù)計算，姿態(tài)變換，航向解算步驟。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1、本發(fā)明涉及的磁航向解算裝置構(gòu)成圖
[0017]圖2、本發(fā)明涉及的外部輔助電路圖
[0018]圖3、本發(fā)明涉及的外部信號調(diào)理電路圖
[0019]圖4、本發(fā)明涉及的磁航向解算運算模塊構(gòu)成示意圖
[0020]圖5、本發(fā)明涉及的信號采集模塊流程圖
[0021]圖6、捷聯(lián)數(shù)字式航向測量系統(tǒng)原理圖
[0022]圖7、本發(fā)明涉及的航向解算程序流程圖
【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明涉及的磁航向解算裝置包括外部輔助電路、外部信號調(diào)理電路、磁航向解算運算模塊三個部分。圖1為磁航向解算裝置的工作原理框圖(包括磁航向系統(tǒng)和通信系統(tǒng))。
[0024]外部的輔助電路提供俯仰角和傾斜角信號，外部信號調(diào)理電路進行信號調(diào)理。磁航向系統(tǒng)對俯仰角、傾斜角和磁通門傳感器信號進行采樣，由磁航向解算運算模塊獲得姿態(tài)信號和地磁場分量，然后進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，對信號進行濾波處理、誤差補償，航向解算等數(shù)字處理，最終得到穩(wěn)定的磁航向信號，并與上位機實時通信。
[0025]1、外部輔助電路
[0026]外部的輔助電路為磁航向解算裝置提供俯仰角和傾斜角信號。
[0027]2、外部信號調(diào)理電路
[0028]俯仰角、傾斜角信號為0_+5V的電壓信號，而ADC的的輸入范圍為0_+2.5V，因此需要對
[0029]該角度信號進行預(yù)處理。實驗規(guī)定，調(diào)理電路需要滿足的條件是:
[0030](I)輸入(T+5V，對應(yīng)輸出為 +0.25T+2.25V ；
[0031](2)當(dāng)輸入懸空時，輸出為0度信號，即1.25V ；
[0032]電路如圖3所示，主要完成信號放大和電位平移功能。[0033]3、磁航向解算運算模塊
[0034]本發(fā)明中磁航向解算運算模塊選用內(nèi)部帶高精度AD的高性能單片機，主要完成采樣各分量信號，并對其進行濾波處理，然后進行航向解算，并和上位機進行通信，傳輸航向信號和接收上位機功能。
[0035]如圖4所，磁航向解算運算模塊包括:初始化模塊、系統(tǒng)監(jiān)控模塊、AD校準模塊、信號采集模塊，航向解算功能模塊，同步調(diào)試模塊、誤差補償功能模塊以及通信功能模塊。其中，初始化模塊代碼可用軟件簡單設(shè)置自動生成；系統(tǒng)監(jiān)控子程序模塊通過狀態(tài)標(biāo)志位調(diào)用相應(yīng)的子程序;AD校準模塊由軟件啟動可自動完成。這些子程序模塊流程簡單，屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0036]磁航向解算運算模塊的單片機處理器ADC共有五路輸入信號，其中三路磁通門信號差分輸入，兩路姿態(tài)角信號單端輸入，ADC工作在連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，使用SIN3濾波器輸出。利用ADC中斷存儲采樣數(shù)據(jù)，由定時器中斷控制切換輸入通道和輸入方式，每個通道多次采樣，以在后面程序中做濾波處理，采樣數(shù)據(jù)循環(huán)存儲在片內(nèi)XRAM上，信號采集模塊流程如圖5所示。
[0037](—)磁航向解算功能模塊步驟
[0038]磁航向解算功能模塊按照計算步驟包括數(shù)字濾波，誤差補償，三角函數(shù)計算，姿態(tài)變換，航向解算步驟。該程序使用多種算法，計算量大，因此選擇合理的算法、進行模塊劃分和軟件優(yōu)化非常重要。
[0039]在單片機中，數(shù)據(jù)X = 2N，N表示數(shù)據(jù)有效位長度。
【權(quán)利要求】
1.一種磁航向解算裝置，該裝置包括外部輔助電路、外部信號調(diào)理電路、磁航向解算運算模塊，其特征在于: 該外部的輔助電路提供俯仰角和傾斜角信號； 該外部信號調(diào)理電路進行信號調(diào)理； 該磁航向解算運算模塊選用內(nèi)部帶高精度AD的高性能單片機，對從磁航向系統(tǒng)中獲得的信號進行采樣，然后進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，對信號進行濾波處理、誤差補償，航向解算等數(shù)字處理，最終得到穩(wěn)定的磁航向信號，并與上位機實時通信。
2.如權(quán)利要求1的磁航向解算運算模塊，其特征還在于:該磁航向解算運算模塊由初始化模塊、系統(tǒng)監(jiān)控模塊、AD校準模塊、信號采集模塊，航向解算功能模塊，同步調(diào)試模塊、誤差補償功能模塊以及通信功能模塊組成。
3.如權(quán)利要求2所述的航向解算功能模塊，其特征還在于:該航向解算功能模塊包括數(shù)字濾波，誤差補償，三角函數(shù)計算，姿態(tài)變換，航向解算步驟。
【文檔編號】G01C21/20GK103743400SQ201310400162
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】賈蒙, 張燁, 肖淼鑫, 陳波, 李中琴 申請人:新鄉(xiāng)學(xué)院