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题目:惯导组件性能测试系统设计

关键词:惯导组件,自动化测试系统,标定,PCI总线,RTX

  摘要



惯导测试是惯性导航技术应用中的一项关键技术,也是现代武器系统中的一项基本支撑技术。随着新技术的发展以及新产品的不断研发,高精度的导航要求高精度的测试手段。惯导测试系统是对惯性导航仪表或惯性导航系统进行测试、标定和检验的设备。使用高精度的惯导测试设备精确测定惯导系统误差参数,可以为误差补偿提供可靠的依据。惯导器件和系统标定是惯性导航的前提,标定结果的好坏将对惯性导航精度产生直接影响。加强惯性仪表的测试技术、准确评定其性能精度,并通过标定及误差补偿技术来提高惯性仪表的使用精度,已经成为研制和生产惯性仪表的重要环节。

结合国内外惯导组件测试技术,论文基于RTX实时操作系统,以FPGA为硬件开发平台,以LabVIEW和MFC为软件开发平台,研制了一套惯导组件自动化测试系统,对惯导组件的性能指标进行测试,并通过误差补偿提高导航精度。首先,在分析惯导组件测试技术和方法在国内外的研究现状基础上,根据测试系统任务,对测试系统的技术要求、测试内容及性能指标进行分析,研究了惯导组件(陀螺仪和加速度计)的误差来源,建立误差模型,针对误差模型中包含的各误差项和相关性能指标,确定计算和测试方法。其次,对惯导组件性能测试系统进行总体方案设计,分别从硬件平台设计和测试软件设计两个方面进行详细阐述,系统硬件平台主要以标准的测试机柜为载体,以主控计算机为核心,采用基于FPGA的电路设计,集成了信号采集、数据存储、数据传输、电源供电系统及自检自校系统等;系统软件以测试功能为依托,完成基于Verilog的FPGA复杂时序逻辑程序设计,在RTX实时操作系统环境下,采用模块化的设计理念,实现基于LabVIEW和MFC的测试软件设计,包括上位机和下位机之间基于PCI总线的数据通信和上位机人机交互界面设计。论文最后阐述了惯导组件测试系统的调试过程,并对测试结果进行分析和说明。

测试结果表明,测试系统可以在4ms内实现对多通道产品输出信号的实时、连续的采集和存储,运行正常,能够满足各项技术要求,可用于实验室及生产线上对惯导组件的性能进行检测和标定。系统使用和维护方便,实时性和扩展性好,具有重要的实际工程应用价值。