車載慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置仿真測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

李利萍 秦建 西南計(jì)算機(jī)有限責(zé)任公司

前言

根據(jù)當(dāng)前我國(guó)車載慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置的使用情況不難看出，慣導(dǎo)平臺(tái)是整個(gè)慣導(dǎo)系統(tǒng)的核心部件，它能夠?yàn)閼T性器提供需要的敏感比力方向與大小。在慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置中，想要提高自身精度，需要從慣性測(cè)量器件的精度入手，以便最終保持較高的精準(zhǔn)度，為車載慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置的使用提供保障。

1 車載慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置仿真測(cè)試系統(tǒng)概述

結(jié)合車載慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置的使用情況，該裝置主要由仿真測(cè)試系統(tǒng)、慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置以及汽車組成，其中汽車的作用是為該系統(tǒng)的測(cè)試提供平臺(tái)，慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置的主要作用是為被測(cè)試的產(chǎn)品提供模擬的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，而仿真測(cè)試系統(tǒng)是為了測(cè)量相關(guān)產(chǎn)品的檔位信息、車載GPS、定向定位系統(tǒng)以及慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置的控制、產(chǎn)品性能等等。總的來(lái)說(shuō)，在該裝置中，仿真測(cè)試系統(tǒng)是連接用戶與測(cè)試設(shè)備、測(cè)試程序與仿真模型之間的重要接口，還需要負(fù)責(zé)解釋該系統(tǒng)當(dāng)中的仿真模型以及執(zhí)行測(cè)試程度等等，由此可見(jiàn)，該裝置的核心是測(cè)試仿真系統(tǒng)。結(jié)合該裝置的實(shí)際使用情況，可以將其功能分為仿真系統(tǒng)以及測(cè)試系統(tǒng)。

2 仿真系統(tǒng)

在仿真系統(tǒng)中需要完成硬件設(shè)計(jì)工作與軟件設(shè)計(jì)工作，以實(shí)現(xiàn)車載慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置按照事先設(shè)計(jì)的曲線運(yùn)行，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取與記錄，為該系統(tǒng)的后續(xù)運(yùn)行提供保障。

2.1 仿真系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本次研究選取的仿真系統(tǒng)為車載研華工控機(jī)，該仿真系統(tǒng)的型號(hào)為ARK-3420，結(jié)合該控機(jī)的使用情況來(lái)看，該設(shè)備具有易維護(hù)、高集成的特點(diǎn)。在該工控機(jī)的仿真系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)采用的是 Intel Core 2 Duo 處理器，該處理器在運(yùn)行過(guò)程中頻率高達(dá)1.6Hz，并且該處理器沒(méi)有風(fēng)扇系統(tǒng)的支持，在系統(tǒng)屏幕中有高分辨力雙顯示。此外，在該仿真系統(tǒng)中還具有兩個(gè)2.5″SATA HDD磁盤(pán)支架，以滿足該系統(tǒng)運(yùn)行的存儲(chǔ)需求。同時(shí)，系統(tǒng)還具有1/0的擴(kuò)展接口，能夠確保系統(tǒng)適用于各種應(yīng)用，提高該系統(tǒng)的適用性。

2.2 仿真系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)仿真系統(tǒng)的使用功能來(lái)看，主要功能包含有兩部分，分別為實(shí)時(shí)進(jìn)程與非實(shí)時(shí)進(jìn)程兩種。實(shí)時(shí)進(jìn)程是指系統(tǒng)位置數(shù)據(jù)的采集以及相關(guān)仿真數(shù)據(jù)的發(fā)送功能。非實(shí)時(shí)進(jìn)程主要包含有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖形顯示等功能。在該軟件設(shè)計(jì)工作中，VC作為仿真系統(tǒng)的主要開(kāi)發(fā)工作，在使用過(guò)程中，首先需要通過(guò)建設(shè)MFC工程作為WIN32的進(jìn)程環(huán)境，然后需要建立一個(gè)RTX工程作為RTSS的進(jìn)程環(huán)境，隨著系統(tǒng)中兩個(gè)進(jìn)程的建立，使得系統(tǒng)中兩個(gè)進(jìn)程之間能夠使用共享內(nèi)存機(jī)制實(shí)現(xiàn)通信。仿真系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的流程圖如下所示。

圖1：仿真系統(tǒng)軟件流程圖

3 測(cè)試系統(tǒng)

車載慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置中，在設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，首先要保障該系統(tǒng)擁有通訊數(shù)字采集功能，以便能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、記錄等功能，此外，該系統(tǒng)能夠顯示開(kāi)關(guān)量狀態(tài)以及模擬實(shí)時(shí)曲線，以便能夠?yàn)閼T導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用提供保障。

3.1 測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)該測(cè)試系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)時(shí)，首先采用的是PXI機(jī)箱，將該機(jī)箱與PCL中的電氣總線連接，此外，還需要擁有較高的模塊化、堅(jiān)固性，因此還借助了CompactPCI 與 Eurocard 并且在該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中增加了專門(mén)的同步總線，使得測(cè)試系統(tǒng)能夠成為低成本、高性能的搭載平臺(tái)。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

圖2：測(cè)控系統(tǒng)軟件流程圖

在該測(cè)試系統(tǒng)中，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)工作時(shí)，主要采取labview圖形化編程，以便能夠使得測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)功能性的需求。在系統(tǒng)正式運(yùn)行過(guò)程中，首先需要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊與電源設(shè)計(jì)模塊，根據(jù)自身需求不同，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行測(cè)試。在系統(tǒng)正式進(jìn)入主循環(huán)模式之后，要對(duì)其中的模擬裝置狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后開(kāi)展產(chǎn)品測(cè)試工作，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄與保存。循環(huán)工作直到最終滿足預(yù)設(shè)條件，而后退出該系統(tǒng)[5]。在此過(guò)程中，系統(tǒng)中的各個(gè)模塊相互獨(dú)立，主程序?qū)Ω鱾€(gè)模塊進(jìn)行調(diào)度。具體流程圖如圖2所示。

結(jié)語(yǔ)：由于車載實(shí)驗(yàn)的靈活性與經(jīng)濟(jì)性，再加上實(shí)驗(yàn)周期短等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于慣導(dǎo)平臺(tái)的規(guī)律性研究工作中，為慣導(dǎo)平臺(tái)的高精度實(shí)驗(yàn)提供保障與支持。該系統(tǒng)整體簡(jiǎn)明易懂、層次清晰，自從系統(tǒng)交付之后便一直應(yīng)用于車載慣導(dǎo)校準(zhǔn)裝置的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)中，目前有關(guān)該系統(tǒng)的運(yùn)行情況一切良好。