基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种测量领域，尤其涉及一种基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置。

背景技术：
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传统的姿态测量采用的惯性导航系统（Inertial Navigation System）简称INS或平台罗经系统是一种自主式导航系统，不受外界干扰，具有良好的隐蔽性，但它的定位误差随时间而积累，工作前的准备时间达数小时，整个系统价格昂贵、设备复杂、体积庞大；而且需经常进行维护和检修。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供一种基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置，其组成包括：箱体、天线单元和接收单元，所述的天线单元和所述的接收单元分别安装在箱体内部，所述的天线单元包括前置放大电路和频率变换电路，所述的接收单元包括标频电路、频率合成电路、信号通道、存储器、电源电路、显控器、数控接口、FPGA处理器和PC机。

所述的基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置，所述的前置放大电路分别电连接频率变换电路和天线单元，所述的频率变换电路电连接信号通道。

所述的基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置，所述的标频电路电连接频率合成电路，所述的频率合成电路分别电连接频率变换电路和信号通道，所述的信号通道分别电连接存储器和FPGA处理器，所述的FPGA处理器分别电连接存储器、数控接口和显控器，所述的数控接口连接PC机。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型的姿态测量装置，不仅能提供载体的位置、航迹、速度等基本信息，而且能提供载体航向、姿态信息；可以说是多种设备功能集于一身，并有精度高，实时性好，抗干扰能力强等特点；同时体积小，重量轻，稳定性高，成本低廉；最大特点是误差不随时间积累，无需实时校正和经常维护。

本实用新型的姿态测量装置，采用FPGA控制的高速数据采集存储系统，优点可以归纳为：（1）精度高；（2）没有累积误差；惯性器件的测量误差会随着时间积累，而GPS不会；（3）受环境的影响小；如通过磁罗盘测量姿态，受周围磁场环境影响较大，而惯性器件等受温度的影响较大；（4）不需要给定初始值；某些惯性测量装置需要给定初始值；（5）成本低。

本实用新型的姿态测量装置，利用FPGA处理器的集成性和高性能，开发了磁盘阵列新模式，充分利用FPGA编程灵活的特点，使用FPGA实现磁盘协议生成相应IP核，通过IP核的调用，可以组成任意的磁盘阵列形式，配合前端的高性能AD器件组成完善的数据采集存储系统，新的磁盘阵列RAID模式具有如下优点：（1）扩大了存储能力；（2）降低了单位容量的成本；（3）提高了存储速度；（4）增加了可靠性；（5）提高了系统的容错能力。

本实用新型的姿态测量装置，高速A/D模块负责采集模拟数据将其转换为数字信号送入后续的模块处理，选用LTC2207，利用其具有低功耗和高速高分辨率的特性，对LTC2207采用单电源+3.3V供电，其输入范围可以达到2.25Vpp，平均功耗为900mW，最大功耗为2000mW。

本实用新型的姿态测量装置，其信号通道采用的高速A/D模块，所述的高速A/D模块采用LTC2207，所述的FPGA处理器采用EP2C70F896C6N处理器。

附图说明：

附图1是本实用新型的采集存储系统的GPS接收机构组成图。

附图2是本实用新型的采集存储系统（FPGA处理器）结构示意图。

附图3是本实用新型的采集存储系统的天线部分结构示意图。

附图4是本实用新型的采集存储系统的天线部分连接示意图。

附图5是本实用新型的采集存储系统的天线部分安装方式示意图。

附图6是本实用新型的采集存储系统的电源电路图。

图中：1 —天线单元；1-1 —天线；1-2 —前置放大；1-3 —频率变换；2 —接收单元；2-1 —标频电路；2-2 —频率合成电路；2-3 —信号通道；2-4 —存储器；2-5 —显控器；2-6 — FPGA处理器；2-7 —数控接口；2-8 — PC机；2-9 —电源电路。

具体实施方式：

实施例1：

一种基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置，其组成包括：箱体、天线单元和接收单元，所述的天线单元和所述的接收单元分别安装在箱体3内部，所述的天线单元1包括前置放大1-2电路和频率变换1-3电路，所述的接收单元2包括标频电路2-1、频率合成电路2-2、信号通道2-3、存储器2-4、电源电路2-9、显控器2-5、数控接口2-7、FPGA处理器2-6和PC机2-8。

实施例2：

根据实施例1所述的基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置，所述的前置放大电路分别电连接频率变换电路和天线单元1-1，所述的频率变换电路电连接信号通道。

实施例3：

根据实施例1所述的基于FPGA高速数据采集存储的GPS姿态测量装置，所述的标频电路电连接频率合成电路，所述的频率合成电路分别电连接频率变换电路和信号通道，所述的信号通道分别电连接存储器和FPGA处理器，所述的FPGA处理器分别电连接存储器、数控接口和显控器，所述的数控接口连接PC机。