基于ARM的双轴电磁计程仪技术研究.pdf

船舶电气与通信
2017年第6期总第170期
DOI:10.19423/j.cnki.31-1561/u,2017.06.067
基于ARM的双轴电磁计程仪技术研究
毕彦张德会2
1.驻上海地区水声导航系统军事代表室上海200136;2.中船航海科技有限责任公司水声导航室上海200136)
摘要为提升电磁计程仪综合测速性能,设计了一种基于ARM控制器的利用电磁感应定律获得船舶两维航行速度的测
速系统。以A比M控制器及其外闱电路为控制和速度解算核心,配以专用白检模块、信号放大模块、低通滤波模块、调相模块
相敏解调模块、数据采集模块、ARM数据处理及控制模块、显控模块、激磁块以及电源模块。通过软件,利川曲线逼近
法进行误差校正,系统稳定日操作方便
关键词1相敏解调;双轴;信号放大:调相
[中图分类号]65.152[文献标志码]A[文章编号]1001-9855(2017)06-0067-07
On biaxial electromagnetic log based on ARM
BI Yan ZHANG De-hui
2. CSSC Marine Technology Co, Ltd, Acoustic Navigation Department, Shanghai 200136, Ching
(1. Underwater Acoustic Navigation System Army Representative Room in Shanghai, Shanghai 200136, CI
Abstract: A velocity measuring system of the two-dimensional ship speed is designed by using the electromagnetic
induction principle based on ARM controller, in order to improve the performance of the electromagnetic log. The
ARM controller and its peripheral circuit are the core of the control and the speed calculation with special self-
check module, signal amplifier module, low pass filter module, phase modulation module, phase demodulation
module, data collection module, ARM data processing and control module, display control module, excitation
module and power module. The error can be corrected by using the curve approximation method in the software
leading to the steady system with convenient operation
Keywords: phase demodulation; double axis; signal amplify; phase modulation
1言
得航行里程信息。
传统电计程仪多为单轴测速,仪能测量舰船
计程仪的主要作用是为舰船提供航行速度,保首尾向速度,无法获得舰船横向速度。并且,以往
障航行安全。随着舰船技术的发展,其他导航设备单轴电磁计程仪集成化程度较低,多为模拟电路设
也需要计程仪的速度信息参与计算并改进性能:电计,接口扩展比较困难,故无法满足益发展的舰
磁计程仪通过传感器末端的电极采集舰船相对水流船导航要求
的感应电动势速度信息,基于电感应定律进行解
基于ARM的双轴电磁计程仪以成本较低
算,从而获得舰船相对水流航速,并通过计算机算的ARM为主控芯片,配以島精度数据采集电路、
收稿日期:2017-()5-11;修回日期:2017-(06-26
作者简介:毕彦(1976-)、男,工程师。研究方向:水声导航技术。
张德会(1983-)、男,硕上,工程师。研究方向:水声导航技术
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船舶毕彦,等:基于ARM的双轴电磁计程仪技术研究
PWM脉冲发射电路、模拟信号放大滤波电路等,可根据功能裁剪,方便市场推广
集成度高;系统具有串口通信、以太网通信、以及
CAN网通信功能,可扩展性强,充分满足各种舰1系统设计方案
船需求;传感器采用双轴设计,双轴电磁传感
器两对电极分别测量舰船的首尾方向以及左右方向
根据传感器采集信号走向以及功能进行刘
速度信号,同时获得舰船两维速度,而单轴电磁传系统可分为电路自检模块、信号放大模块、低通滤
感器仪有一对电极,只能測量舰船首尾方向速度信波模块、调相模块、相敏解调模块、数据采集模块、
号;基于 Linux操作系统进行软件设计,满足数据ARM数据处理及控制模块、显控模块、激磁模块
计算时性要求,人机界面美观,采用多屏复用、以及电源模块。系统功能框图如图1所示。
多种显示形式,操作方便;系统平台成本可控,并
电磁传感器
信号放
检
低通滤
调相
相敏解
大模块
模块「y、波模块
模块
调模块
数据采集馍块
激磁模块
数据发送
ARM数据处理及控制模块
电源模块
显控模块
数据发送
图1系统功能框图
系统上电后,电源模块启动对各模块进行供号的方向信息.。
电,电磁传感器从激磁模块获取激磁电压.同时政
数据采集模块对自检后的模拟信号、放大滤
感两维速度信号,系统电路自检通过后,速度信号波预处理后的速度感应电动势信号进行AD转换,
经由信号放大模块、低通滤波模块、调相模块、相并将采集的信号通过数据总线实时传输给ARM数
敏解调模块前处埋后,由数据采集模块通过数据总据处理及控制模块ARM数据处埋及控模块接收
线传输给ARM数据处理及控制模块进行数据处理,数据采集信息,进行速度解算和航程积分计算,并
并进行数据发送以及与显控模块的人机交互
将解算后的速度和航程信息进行对外发送。同时
自检模块主要是模拟传感器信号,对电路部分ARM数据处理及控制模块与显控模块通过串口进
进行自检,方便进行电路故障的排査和定位。进入行通信,接收显控模块的控制指令,并将解算信息
自检状态可出显控单元进行操作,自检结果在人机以及状态信息发送至显控模块界面显?
交互界面中显示。
显控模块接收ARM数据处理及控制模块的数
言号放大模块接收电磁传感器感应的两维速据信息,并将操作人员的控制指令通过串口发送给
度信号,频率为50Hz,由于速度信号为微伏级小ARM数据处理及控制模块。显控模块同时具有对外
信号,首先对其进行放大处理,然后通过低通滤波」向用户发送速度信息的能力。显控模块采用ARM
滤除高频干扰,并对速度信号进行相位调整,使其处埋板与液晶显示屏组合方式进行设计,系统运行
与基准信号同相,进行相解调处理,得出速度信Lin操作系统,进行人机界面设计,操作简单。
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