光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法.pdf

本发明涉及光纤陀螺仪的性能测试领域，具体讲的是一种光纤陀螺仪阈值测试的控制双轴转台方法，按照光纤陀螺仪阈值测试标准对测试工具双轴转台实现自动控制，并按照一定的位置顺序自动切换双轴转台位置，与光纤陀螺仪采集平台综合使用，能够在双轴转台达到位置精度要求后，自动控制采集平台开始光纤陀螺数据采集。其优点是：整个光纤陀螺阈值测试过程中不用人为干预，很大程度上提高了测试效率，降低测试成本，并且对双轴转台的控制方法可以在需要用到双轴转台的光纤陀螺测试中得到应用。

1.  一种光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法，涉及控制计算机、双轴转台、双轴转台上的光纤陀螺仪以及光纤陀螺仪采集模块，其特征在于在光纤陀螺仪阈值测试中，所述控制计算机实时监控双轴转台位置和状态信息，并控制双轴转台将光纤陀螺仪锁定在规定位置，同时控制计算机控制光纤陀螺仪采集模块采集光纤陀螺仪稳定在规定位置时的输出数据，切换规定位置再重新采集光纤陀螺数据，实现双轴转台位置锁定与光纤陀螺仪数据采集的同步控制。

2.  如权利要求1所述的一种光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法，其特征在于该方法实施步骤如下：
1)控制计算机按照阈值测试标准给双轴转台发送相应的双轴转台内框和外框位置控制指令，控制双轴转台锁定到相应位置；
2)根据双轴转台反馈双轴转台位置及状态信息，控制计算机判别双轴转台达到规定的位置精度后，经过延时确保双轴转台稳定下来后，控制计算机控制开启光纤陀螺采集模块开始采集光纤陀螺的输出数据；
3)规定数据采集时间完成之后，控制计算机自动切断光纤陀螺采集模块停止采集，并向双轴转台发送下一个测试位置控制指令；
4)双轴转台根据控制指令切换至下一个测试规定位置，再重新采集光纤陀螺数据，直到全部位置测试完毕，完成光纤陀螺仪整个阈值测试工作。

3.  如权利要求1或2所述的一种光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法，其特征在于在光纤陀螺仪阈值测试中，控制计算机按照转台串口通信协议，根据转台控制要求，每帧间隔不小于1ms向转台发送控制指令，以控制转台执行相应的动作。

4.  如权利要求1或2所述的一种光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法，其特征在于在光纤陀螺仪阈值测试中，所述光纤陀螺仪采集模块采集光纤陀螺端口发送的光纤陀螺数据帧，校验正确的情况下剥离帧头，采集相应轴向数据和温度信息。

5.  如权利要求1或2所述的一种光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法，其特征在于在双轴转台切换规定位置时，两个位置间隔小于一度，控制计算机发送控制位置指令控制双轴转台向反方向旋转达到切换位置，以减少位置确定的误差。

光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法
技术领域
本发明涉及光纤陀螺仪测试领域，具体指的是一种光纤陀螺仪测试中的双轴转台控制方法。
背景技术
光纤陀螺仪是一种角速率传感器，广泛应用于惯性导航领域，是目前用于确定运动体空间运动姿态的主要传感器，转台是对其进行测量的重要设备。光纤陀螺工作环境非常恶劣、苛刻，为模拟陀螺的工作环境，每一个陀螺样机都必须在苛刻的试验环境下测试，实验平台往往是高低温箱和转台安装成一个整体来进行实验。这样，整个测试系统各个测试设备要配合起来使用。双轴转台主要是用来做阈值测试，根据测试实验标准的要求，双轴转台外框锁定相对位置1.0255°，内框分别在正东和正西偏差5°、4°、3°、2°、1°、0.6667°、0.4333°、0.3333°、0.1667°、0.0833°锁定并采集光纤陀螺的输出，如果直接利用双轴转台厂商提供的双轴转台控制平台，每个位置人工手动锁定，再开启采集系统采集光纤陀螺输出，这样的测试效率极其低下，影响光纤陀螺测试工作的进度。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法，将控制双轴转台和采集系统结合起来，实现光纤陀螺阈值测试的自动化，减少人为的干预，提高测试效率。
本发明的实现由以下技术方案完成：
一种光纤陀螺仪阈值测试中双轴转台控制方法，涉及控制计算机、双轴转台、双轴转台上的光纤陀螺仪以及光纤陀螺仪采集模块，其特征在于在光纤陀螺仪阈值测试中，所述控制计算机实时监控双轴转台位置和状态信息，并控制双轴转台将光纤陀螺仪锁定在规定位置，同时控制计算机控制光纤陀螺仪采集模块采集光纤陀螺仪稳定在规定位置时的输出数据，切换规定位置再重新采集光纤陀螺数据，实现双轴转台位置锁定与光纤陀螺仪数据采集的同步控制。
上述方法实施步骤如下：
1)控制计算机按照阈值测试标准给双轴转台发送相应的双轴转台内框和外框位置控制指令，控制双轴转台锁定到相应位置；
2)根据双轴转台反馈双轴转台位置及状态信息，控制计算机判别双轴转台达到规定的位置精度后，经过延时确保双轴转台稳定下来后，控制计算机控制开启光纤陀螺采集模块开始采集光纤陀螺的输出数据；
3)规定数据采集时间完成之后，控制计算机自动切断光纤陀螺采集模块停止采集，并向双轴转台发送下一个测试位置控制指令；
4)双轴转台切换锁定规定位置，再重新采集光纤陀螺数据，直到全部位置测试完毕，完成光纤陀螺仪整个阈值测试工作。
在光纤陀螺仪阈值测试中，控制计算机按照转台串口通信协议，根据转台控制要求，每帧间隔不小于1ms向转台发送控制指令，以控制转台执行相应的动作。
在光纤陀螺仪阈值测试中，所述光纤陀螺仪采集模块针对光纤陀螺实现识别光纤陀螺端口发送的光纤陀螺数据帧，校验正确的情况下剥离帧头，采集相应轴向数据和温度信息。
在双轴转台切换规定位置时，两个位置间隔小于一度，控制计算机发送控制位置指令控制双轴转台向反方向旋转达到切换位置，以减少位置确定的误差。
本发明的优点是，将双轴转台控制集成到了光纤陀螺的测试系统中，很大程度上提高了测试效率，降低了测试成本，减少了阈值测试过程中人为的干预，缩短了测试时间，对光纤陀螺仪的产业化有很大的帮助。
附图概述
图1为光纤陀螺阈值测试系统硬件系统示意图；
图2为本发明的光纤陀螺仪阈值测试方法示意图；
图3为测试数据显示坐标示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
为克服光纤陀螺测试中的不足，本发明方法设计在测试上位机上运行的针对阈值测试控制双轴转台的系统，且跟光纤陀螺数据采集系统结合，能够按照阈值测试要求的顺序，自动完成位置锁定并采集光纤陀螺输出数据的工作。这样，极大的提高的测试效率和转台的利用率。并且，在上位机测试系统中加入阈值计算的相关算法，将各个位置测试结果运算对比，这样便于预先对光纤陀螺的阈值做大致的预估。
光纤陀螺阈值测试的自动控制分为双轴转台控制、光纤陀螺数据采集分析、双轴转台位置锁定及数据采集结合同步三个部分。本实施例中使用的双轴转台是中国船舶工业第六三五四所双轴转台2TS-420，其通过串口实现速率、位置和摇摆控制，同时通过串口每隔100ms向外发送一帧包含有当前转台位置信息和转台状态信息的数据，分辨率为万分之一度。
双轴转台控制按照转台串口通信协议，根据转台控制要求，每帧间隔3ms(向双轴转台发送指令数据每个字节间隔应不小于1ms)向转台发送控制指令，以控制转台执行相应的动作。同时，上位机采集转台发送过来的数据，实时监控转台位置和状态，以便根据位置和状态决定是否开启光纤陀螺数据采集端口开始采集数据。光纤陀螺数据采集分析部分是针对光纤陀螺实现识别光纤陀螺端口发送的光纤陀螺数据帧，校验正确的情况下剥离帧头，将相应轴向数据和温度信息采集过来，并通过软件相关处理，以曲线形式显示出来，以便观察。双轴转台位置锁定及数据采集结合同步部分是前面两部分的结合，也是本发明的重点实现部分。根据阈值测试的要求，调用第一部分实现控制双轴转台的方法，将双轴转台两个轴向锁定在一定位置，达到精度要求后开始采集光纤陀螺数据，并根据测试要求设定采集时间。采集完成后根据预先设定好的测试顺序再次给双轴转台发送控制指令，改变位置再重新采集光纤陀螺数据，直到整个测试完成自动结束。
如图1所示，本实施例的整体硬件由控制计算机(1)、光纤陀螺采集模块(2)、双轴转台(3)、转台上光纤陀螺(4)组成，控制计算机(1)起到控制双轴转台(3)和协调控制光纤陀螺采集模块(2)进行光纤陀螺数据采集的功能，是整个系统的主控器，光纤陀螺采集模块(2)负责接收光纤陀螺数据并向控制计算机(1)发送，双轴转台(3)负责锁定其上待测试光纤陀螺(4)的位置，以便引入不同的地球自转角速率。
本实例采用的阈值测试中转台控制与数据采集方法是：如图2，首先控制计算机(2)按照阈值测试标准给双轴转台(1)发送相应内框和外框位置控制指令，控制转台锁定到相应位置，当位置达到一定精度范围内再延时5秒以确保转台稳定下来，这时控制光纤陀螺采集系统(3)开始采集光纤陀螺(4)的数据，并按照测试要求采集2分钟的数据后，控制计算机(2)自动切断光纤陀螺采集系统停止采集，并向双轴转台(1)发送下一个测试位置，根据双轴转台反馈转台位置及状态信息判断达到一定位置精度后，延时5秒钟确保转台稳定下来再次开启光纤陀螺采集系统开始2分钟数据采集，这样双轴转台可光纤陀螺数据采集同步控制，直到全部位置测试完毕，完成整个阈值测试工作。
本实施例在具体实施时：阈值测试开始后，要先设置好双轴转台(1)控制端口的波特率为119200kbps，一位停止位，无奇偶校验位，然后控制计算机就根据双轴转台的硬件控制要求每间隔3毫秒发送一个字节，一共十个字节表示一条位置控制指令，转台接收到指令并执行相应动作，并每间隔100毫秒给控制计算机(2)发送一组十一个字节的转台当前位置及状态的反馈信息，控制计算机依据双轴转台的反馈信息，按照一定的精度要求，当内框和外框都到了精度范围内后，再延时5秒钟，确保双轴转台两个轴向都稳定下来，才开始此位置的数据采集。并且在位置切换时，当两个位置间隔小于一度的时候，控制计算机(2)发送控制位置指令时会控制转台旋转方向从相反方向转过去，这样减少了位置确定的误差。
本实施例采集方法性能试验和检测情况如下：
测试使用中国船舶工业第六三五四所双轴转台2TS-420，测试使用自制的光纤陀螺仪HT-MFOG-11。
为了更好的观察光纤陀螺数据的输出，在控制计算机图形显示方面在二维坐标轴中实时显示当前光纤陀螺的数据，横轴为数据的个数，纵轴为数据值，并在旁边显示当前转台的实时状况，以便观察，确保试验的正常。同时，针对阈值测试又备选了一个新的四象限是坐标显示，如图3所示。横轴为阈值测试标准内框的各个位置(外框锁定在相对位置1.0255°)，纵轴为对采集的光纤陀螺输出数据。这样，根据测试光纤陀螺标度因数和当地纬度的地球自转角速率分量，将光纤陀螺实际输出值曲线与对应位置引入的地球自转角速率分量曲线比较可得大致阈值，对光纤陀螺阈值指标评定有指导意义。