【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及慣性傳感器測量、慣導系統信號處理，具體涉及一種基于數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法。
技術介紹
1、石英撓性加速度計的基本原理是牛頓第二定律，能夠在沒有外界加速度輸入的情況下獲取系統自身的加速度信息，并通過積分及二次積分獲取系統的速度和位置。數字閉環石英撓性加速度計主要包括表頭組件部分和數字檢測電路部分，其基本工作原理為采用調制解調方式將表頭差動電容信號轉換為電壓信號，經ad采樣后在數字處理器中做閉環反饋計算，得到反饋量的大小后經da轉換、vi轉換為反饋電流后輸出至表頭力矩器中實現閉環控制，其中一定時間間隔內的反饋量累加值即為該時間間隔內的加速度信息。
2、石英撓性加速度計的閉環方案是實現測量和閉環控制的關鍵環節，分為模擬閉環方案和數字閉環方案兩大類。數字閉環方案是指通過數字方式實現信號檢測、控制算法和反饋驅動，由嵌入式主控芯片完成環路核心功能，其工作原理如圖1所示，隨著慣導系統的不斷發展，數字閉環石英撓性加速度計是未來發展的必然選擇。
3、在慣性導航系統中，加速度計的輸出由導航計算機所提供的采樣脈沖信號控制，其頻率并不固定。傳統的石英撓性加速度計，其輸出通常為一定時間內反饋值的累加，在慣性導航系統中該時間由導航計算機發送的采樣脈沖控制，若要保證加速度計輸出穩定，要求在每個脈沖周期內反饋次數保持一致，因此其往往要求導航計算機輸出采樣脈沖及加速度計系統閉環時鐘具有足夠的穩定性，若存在時鐘漂移，則加速度計輸出也會發生漂移。其次，在累加值輸出的工作模式下，慣組僅能應用在單一采樣頻率下，
4、綜上所述，加速度計在慣性導航系統應用中受采樣頻率、時鐘漂移等的影響，使得其輸出穩定性受到影響。并且在可能存在多種采樣頻率的場景下，其標度參數不具備重復性，需根據采樣頻率實時修改標定參數，大大增加了維護成本。
技術實現思路
1、鑒于上述問題，本專利技術提供了一種基于數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，解決了現有技術中加速度計受采樣頻率和時鐘漂移等影響導致輸出穩定性差的技術問題。
2、本專利技術提供了一種基于數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，包括以下步驟：
3、步驟s1、確定導航計算機的采樣脈沖頻率，基于所述采樣脈沖頻率確定采樣脈沖信號；
4、步驟s2、將加速度計檢測的加速度信號傳輸到數字處理器，以所述采樣脈沖信號為基準，對所述加速度信號進行檢測，包括：對所述采樣脈沖信號的脈沖周期內的加速度值進行累加、預放大和計數，獲取脈沖周期內的累加值和計數值；
5、步驟s3、基于所述脈沖周期內的計數值，采用除法器ip核對所述脈沖周期內的累加值進行平均化處理，得到脈沖周期內的加速度平均值；
6、步驟s4、獲取余數補償值，由所述余數補償值與預放大倍數的大小關系對所述加速度平均值進行補償，得到加速度補償值。
7、步驟s5、將所述加速度補償值傳輸到導航計算機，完成加速度的采樣頻率自適應傳輸。
8、優選地，步驟s1具體包括：確定導航計算機采樣頻率fc和加速度計數字閉環頻率fb，導航計算機采樣頻率由慣性導航系統確定，加速度數字閉環頻率由系統動態要求確定。
9、優選地，步驟s2具體包括：
10、步驟s2-1、將加速度計檢測的加速度信號傳輸到數字處理器，數字處理器對所述采樣脈沖信號的脈沖周期內的加速度值進行累加和計數；
11、步驟s2-2、數字處理器對脈沖周期內的加速度值累加結果進行預放大，得到預放大后的累加值和累計計數值。
12、優選地，步驟s2-1具體包括：
13、當檢測到脈沖信號上升沿時，開始對脈沖周期內的加速度檢測值進行累加，并在計數器中計數，直到下一上升沿到來時，鎖存累加值并將計數器清零得到脈沖周期內的累加值和累計計數值。
14、優選地，步驟s2-2具體包括：
15、設定所述脈沖周期內的累加值保存在數字處理器中的寄存器d0，d0的位數為m位；在數字處理器中生成一個m+n位寄存器，作為預放大后的變量寄存器d1，將m位累加值寫入寄存器d1的高m位，將寄存器d1的低n位設置為零，最終得到預放大后的累加值和累計計數值。
16、優選地，步驟s3具體包括：
17、將預放大后的變量寄存器d1中的值及所述累計計數器值n輸入除法器ip核，所述除法器ip核采用余數模式得到除法運算得到的商dout和余數drem；將所述除法運算后的商dout作為所述脈沖周期內的加速度平均值。
18、優選地，步驟s4具體包括：
19、對于每個脈沖周期，當除法器ip核的除法運算完成后，將所得的余數drem進行累加，并判斷余數累加值是否大于預放大倍數2n；
20、若所述余數累加值不大于預放大倍數，則確定當前脈沖周期的加速度補償值等于dout；
21、若所述余數累加值大于預放大倍數，則確定當前脈沖周期的加速度補償值等于dout+1。
22、優選地，步驟s4中，所述當前脈沖周期的加速度補償值的獲取方式為：
23、數字處理器中生成一個m+n位寄存器dresult，當除法器ip核運算完后，將當前時刻的商dout作為寄存器dresult的高m位，寄存器dresult的低n位設置為零，然后與余數drem相加，結果保存在寄存器dresult中，將相加后寄存器dresult的高m位作為所述加速度補償值。
24、與現有技術相比，本專利技術至少具有如下有益效果：
25、(1)本專利技術通過采用數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，實現了加速度計在不同采樣頻率下的輸出穩定性。該方法通過確定導航計算機的采樣脈沖頻率并生成相應的采樣脈沖信號，為整個系統提供了穩定可靠的時序基準，確保了數據采集的準確性和一致性。
26、(2)本專利技術通過采樣脈沖信號為基準對加速度信號進行檢測、累加和平均化處理，并結合余數補償機制，有效提高了加速度計的精度和分辨率。在具體實現過程中，系統對采樣脈沖周期內的加速度值進行累加、預放大和計數，通過除法器ip核進行平均化處理，最終結合余數補償值進行精確校正，從而實現了高精度的加速度測量
27、(3)本專利技術充分利用了數字閉環的技術優勢，所有數學運算均可在加速度計系統自帶的數字處理器中完成，無需額外添加數字芯片。這種設計不僅簡化了系統結構，還顯著節省了體積空間，提高了系統的集成度和可靠性。適用于對加速度測量精度和分辨率要求較高的應用場景，尤其是在航空、航天、航海等領域的導航系統中具有重要的應用價值。
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1.一種基于數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟S1具體包括：
3.根據權利要求2所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟S2具體包括：
4.根據權利要求3所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟S2-1具體包括：
5.根據權利要求4所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟S2-2具體包括：
6.根據權利要求5所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟S3具體包括：
7.根據權利要求6所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟S4具體包括：
8.根據權利要求7所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟S4中，所述當前脈沖周期的加速度補償值的獲取方式為：
【技術特征摘要】
1.一種基于數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟s1具體包括：
3.根據權利要求2所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟s2具體包括：
4.根據權利要求3所述的數字閉環石英加速度計的采樣頻率自適應傳輸方法，其特征在于，步驟s2-1具體包括：
5.根據權利要求4所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張春熹，朱志方，付強，冉龍俊，黃琬瑩，馬孟奇，高明萱，溫文皓，王梓旭，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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