用于稳定平台测试的可配置仿真位置姿态测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测试测量领域，涉及一种稳定平台测试用仿真POS系统，尤其涉及用于稳定平台测试的可配置仿真位置姿态测量系统(位置姿态测量系统)及方法。
【背景技术】
[0002]以陀螺为敏感元件，能隔离动基座载体的角运动并能使被控对象按指令旋转的机电控制系统称为陀螺稳定平台，简称稳定平台。稳定平台有两个基本功能:一是稳定功能，即对外界的角干扰起对消作用；二是跟踪功能，即能按指令要求的角速度旋转。稳定平台与搭载其上的负载设备、动基座载体(飞机、轮船、火箭、卫星等)通常由不同的专业厂家研制。稳定平台用来感应空间角速度的传感器陀螺由于存在长时漂移需要用POS的解算数据来进行实时校正。因此，POS到稳定平台的通信延时成了制约平台精度的关键因素之一。
[0003]稳定平台研制完成后其精度测量由摇摆台及其配套系统完成。而摇摆台作为一个测试设备，经厂家标校后固化，使用者只能按其操作说明使用，不能按仿真需求提供灵活可变的数据引导信息。其中，一些摇摆台系统本身不具备姿态信息输入/输出的功能；还有些摇摆台系统尽管有姿态信息输入/输出，但其输入/输出的精度仅能满足自身指标要求，而不能满足仿真测试要求。在一些更高要求的测试场合，摇摆台需要给稳定平台提供同步信号并且其输入/输出的姿态信息也需要与此信号同步。通过给摇摆台配套购买高精度POS或借用动基座载体厂家选用的P0S，并将之同时安装在摇摆台上才能实现仿真测试。然而高精度P0S，其成本较高，甚至比有稳定平台本身研制费用还要高出很多，而且特定型号的POS其数据输入/输出延时固定，并不能仿真实际系统的数据延时。此外，当摇摆台安装在房间或地下室不方便接收卫星信号时，POS将无法校正陀螺漂移(尤其是航向漂移)。
【发明内容】
[0004]为了解决【背景技术】中所存在的问题，本发明提出了一种用于稳定平台测试的可配置仿真位置姿态测量系统及方法，可以在实验测试时依据需要改变输出数据的延时、精度、噪声、漂移、周期、同步性等特性。
[0005]本发明的技术方案为:
[0006]一种用于稳定平台测试的可配置仿真位置姿态测量系统，其特殊之处在于:包括用于采集摇摆台相应轴的转动角度信息的角度编码器、数据采集处理单元、上位计算机和软件配置模块；
[0007]上述角度编码器通过一端适应于编码器另一端适应于摇摆台的过渡件实现与摇摆台的连接；
[0008]上述数据采集处理单元包括FPGA、FPGA外围电路、微处理器、微处理器外围电路、接口电路；上述数据采集处理单元通过芯片与角度编码器、上位计算机、稳定平台连接；
[0009]上述的软件配置模块可将用户待更改的输出延时值△ t、精度取舍量△ e、漂移叠加量d、噪声叠加量n、输出周期T、同步输出标志F等参数下发给数据采集处理单元；
[0010]上述数据采集处理单元为具有逻辑和运算的电路系统；
[0011]上述的上位计算机为各类计算机，上位计算机与数据采集处理单元连接；
[0012]一种用于稳定平台测试的可配置仿真位置姿态测量系统的工作步骤，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0013]I)上位机下发待仿真姿态测量系统的延时、精度、噪声、漂移、周期、同步性参数；
[0014]2)数据采集处理单元采集摇摆台相应轴的转动角度；
[0015]3)根据参数按配置方法对转动角度信息A进行数据处理；
[0016]4)根据参数按配置方法将处理后的数据输出至待测量稳定平台。
[0017]一种用于稳定平台测试的可配置仿真位置姿态测量系统的仿真配置方法，其特殊之处在于:包括以下配置方法:
[0018]I)延时处理:
[0019]①设FPGA计数周期为Tc秒，则延时计数器值为C=A t/Tc ;其中，Λ t为延时参数，At^O；
[0020]②实时采集编码器值A完成后，FPGA根据延时计数器值开始从零计数，当计数值达到C时将编码器值A输出；
[0021]2)精度取舍:
[0022]①用编码器值A除以Ae求得整数部分i和余数部分s ;其中Ae为精度值，Ae> O ；
[0023]②求取待输出编码器值A1:
[0024]当s绝对值大于等于0.5时A1= (i+1) XAe;
[0025]当s绝对值小于0.5时A1 = i X Δ e ;
[0026]3)噪声叠加:
[0027]①实时生成绝对值小于I的随机数r ;
[0028]②求取待输出编码器值Al:A1 = rXn+A ;其中，η为接收上位计算机设置的噪声叠加值;Α为实时采集编码器值；
[0029]4)漂移叠加:
[0030]①计算待叠加漂移量D = dXt，其中t为从系统开机算起到当前时刻的累计工作时长；d为接收上位计算机设置的漂移叠加值；
[0031]②求取待输出编码器值Al:A1 = D+A ;其中，A为实时采集编码器值；
[0032]5)输出周期:
[0033]①设FPGA计数周期为Tc秒，则输出控制计数器值为Ct= T/Tc ;计算输出控制计数器:
[0034]②FPGA计数器从O开始计数，每Ct个计数值输出一个最新的编码器值A，同时将计数器清零；
[0035]6)同步输出:
[0036]①接收上位计算机设置的同步输出标志F ;
[0037]②实时采集编码器值A ；
[0038]③输出时机控制:
[0039]当F = O时，输出时机不受外部的输入触发同步脉冲控制；
[0040]当F = I时，探测到外部的输入触发同步脉冲沿时进行输出。
[0041]本发明的优点是:
[0042]1.本发明通过软件配置模块设置可将摇摆台的测量信息加入不同的延时来仿真实际系统延时。
[0043]2.本发明输出的摇摆台姿态信息可叠加漂移、噪声等，方便用户测试各种算法。
[0044]3.本发明能接收稳定平台的触发信号并按此输出数据，也可以自主对外输出触发信号同步稳定平台。
[0045]4.本发明仅需摇摆台留有简单的机械安装接口即可，编码器精度通常高于POS，且成本低，改装方便。
[0046]5.本发明可以使摇摆台的安装不受卫星信号限制，在任何安装位置都能提供正确的空间位置。
[0047]6.本发明输出姿态精度均可软件控制，用来仿真POS的杆臂效应时不受摇摆台台面安装限制。
【附图说明】
[0048]图1为本发明的组成原理图；
[0049]图2为本发明操作流程图；
[0050]其中，1-角度编码器、2-数据采集处理单元、3-上位计算机、4-软件配置模块、5-待测稳定平台。
【具体实施方式】
[0051]参见图1-2，一种用于稳定平台测试的可配置仿真位置姿态测量系统，包括用于采集摇摆台相应轴的转动角度信息的角度编码器1、数据采集处理单元2、上位计算机3和软件配置模块4 ;角度编码器I通过一端适应于编码器另一端适应于摇摆台的过渡件实现与摇摆台的连接；数据采集处理单元2包括FPGA、FPGA外围电路、微处理器、微处理器外围电路、接口电路；数据采集处理单元2分别安装有适应于高精度编码器接口的芯片并与之连接，适应于稳定平台接口的芯片并与之连接和适应于上位计算机接口的芯片并与之连接；软件配置模块4可将用户待更改的输出延时值At、精度取舍量△6、漂移叠加量(1、噪声叠加量η、输出周期T、同步输出标志F等参数下发给数据采集处理单元。数据采集处理单元2可以为由各类硬件构成的具有逻辑和运算的电路系统。上位计算机3可为各类计