劉蘅嶸，班亞龍，張?zhí)嵘?，牛小驥

（武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430079）

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量系統(tǒng)

劉蘅嶸，班亞龍，張?zhí)嵘?，牛小驥

（武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430079）

針對(duì)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)平臺(tái)輸出的運(yùn)動(dòng)信息沒(méi)有時(shí)間刻度問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種帶有GPS時(shí)間的運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量系統(tǒng)。采用單片機(jī)STM32F103ZET6作為測(cè)量系統(tǒng)的主控單元，一方面通過(guò)串口采集GPS接收機(jī)模塊提供的時(shí)間信息，另一方面運(yùn)用單片機(jī)采集旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上增量式光電編碼器輸出的脈沖信息，并實(shí)現(xiàn)兩類信息的融合、存儲(chǔ)；最后對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度從時(shí)間信息與運(yùn)動(dòng)信息兩方面進(jìn)行分析、優(yōu)化與測(cè)試驗(yàn)證。測(cè)試表明：系統(tǒng)采用8MHz無(wú)源晶振時(shí)，時(shí)間信息測(cè)量誤差在±20μs以內(nèi)；轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速為1r/s，半徑為1m，編碼器光柵線數(shù)為10000線時(shí),該系統(tǒng)為轉(zhuǎn)臺(tái)提供的位移精度優(yōu)于0.1mm，滿足測(cè)試應(yīng)用需求。

運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量；GPS授時(shí)；STM32；增量式光電編碼器

0 引 言

以增量式光電編碼器為運(yùn)動(dòng)信息傳感器的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，作為一種高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)測(cè)試平臺(tái)被廣泛使用,如GNSS接收機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試、組合導(dǎo)航設(shè)備動(dòng)態(tài)特性校準(zhǔn)測(cè)試等，測(cè)試應(yīng)用中需要提供具有時(shí)間刻度的旋轉(zhuǎn)速度、方向等運(yùn)動(dòng)信息參考真值[1-2]。有關(guān)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量，傳統(tǒng)方法主要有定時(shí)測(cè)角法、定角測(cè)時(shí)法、混合測(cè)速法[3]，這些方法運(yùn)算簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性好，因此目前應(yīng)用最為廣泛。隨著測(cè)試?yán)碚摰陌l(fā)展，也不斷出現(xiàn)其他方法，如，Maaref等[4]運(yùn)用擬合法，擬合出非理想編碼器數(shù)學(xué)模型，來(lái)進(jìn)行測(cè)速研究；國(guó)內(nèi)的有中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所研究設(shè)計(jì)的全微分測(cè)速法[5]。目前的各種方法均致力于測(cè)量精度的提高，在時(shí)間同步方面，常運(yùn)用被測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)間基準(zhǔn)，將作為測(cè)試平臺(tái)的轉(zhuǎn)臺(tái)輸出與被測(cè)系統(tǒng)的輸出統(tǒng)一到被測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部，授予同一時(shí)間標(biāo)，從而完成時(shí)間統(tǒng)一[6]。然而，該方法使測(cè)試平臺(tái)與被測(cè)系統(tǒng)聯(lián)系緊密，導(dǎo)致測(cè)試平臺(tái)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)獨(dú)立性弱，不具客觀參考價(jià)值，同時(shí)此方法也無(wú)法應(yīng)用于其他被測(cè)系統(tǒng)中。針對(duì)以上情況，本文設(shè)計(jì)出一種能輸出帶時(shí)間標(biāo)刻的運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量采用應(yīng)用成熟的定時(shí)測(cè)角法，即通過(guò)檢測(cè)一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)臺(tái)編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)獲得旋轉(zhuǎn)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)信息。時(shí)間同步采用GPS授時(shí)的方法，以GPS接收機(jī)模塊輸出的UTC時(shí)間作為絕對(duì)時(shí)間信息，利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間刻度精細(xì)劃分，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)授時(shí)[7-8]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)對(duì)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量的實(shí)現(xiàn)，可分時(shí)間信息采集、運(yùn)動(dòng)信息采集、信息融合、信息存儲(chǔ)4步完成。一方面，系統(tǒng)采用GPS接收機(jī)模塊提供分辨率為1s的精準(zhǔn)絕對(duì)時(shí)間信息，利用串口傳輸給單片機(jī)，同時(shí)采用單片機(jī)內(nèi)部分辨率可調(diào)定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間刻度精細(xì)劃分。另一方面，運(yùn)動(dòng)信息采集通過(guò)單片機(jī)計(jì)數(shù)器記錄旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上編碼器所輸出的脈沖個(gè)數(shù)完成。然后，在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)時(shí)間信息和運(yùn)動(dòng)信息的匹配融合。最后，系統(tǒng)將處理后數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)保存至SD卡，大大增加了讀取數(shù)據(jù)的方便性。下面將具體介紹系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)方案。

1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件主要由微處理器單元（MCU）、GPS接收機(jī)模塊、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的增量式光電編碼器，SD卡模塊等構(gòu)成，頂層框圖如圖1所示。MCU是系統(tǒng)核心，主要負(fù)責(zé)控制和信息采集與處理；GPS接收機(jī)模塊負(fù)責(zé)提供準(zhǔn)確可靠的GPS時(shí)間；編碼器負(fù)責(zé)輸出旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)信息，SD卡模塊用于存取處理后的測(cè)試信息；LED指示燈用于指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)；按鍵用于控制系統(tǒng)啟動(dòng)與停止。

旋轉(zhuǎn)平臺(tái)采用增量式光電編碼器作為運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量傳感器，通過(guò)光柵衍射原理，將位移信息以脈沖信號(hào)形式輸出，每一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)增量位移，旋轉(zhuǎn)一圈所輸出脈沖數(shù)是固定的，由光柵的線數(shù)決定。為了方便提取旋轉(zhuǎn)過(guò)程的方向信息，增量式光電編碼器將脈沖信號(hào)以雙通道輸出[9]。如圖2所示，為編碼器輸出信號(hào)A和B，A和B相位相差90°，當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí)A超前B 90°，反轉(zhuǎn)時(shí)B超前A 90°[10]。

圖1 硬件系統(tǒng)頂層框圖

圖2 增量式光電編碼器雙通道輸出信號(hào)

MCU使用單片機(jī)STM32F103ZET6，該單片機(jī)是基于ARM Cortex-M3核心的32位微控制器；主頻可達(dá)72MHz，處理數(shù)據(jù)速度能滿足大多情況下的采樣頻率。其內(nèi)部定時(shí)器可設(shè)置編碼器接口模式，支持A、B兩路數(shù)據(jù)同時(shí)輸入，并自動(dòng)按沿信號(hào)計(jì)數(shù)；同時(shí)，根據(jù)計(jì)數(shù)值變化方向，可獲取轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向信息。設(shè)置好后，計(jì)數(shù)過(guò)程不需要占用CPU資源。

GPS接收機(jī)模塊芯片采用的是瑞士u-blox公司的LEA-6。模塊在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)后，在整秒時(shí)刻會(huì)輸出一個(gè)脈沖，其脈沖上升邊沿時(shí)刻與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的秒時(shí)刻誤差＜40ns。在秒脈沖輸出后約80ms，GPS接收機(jī)模塊將以串口數(shù)據(jù)流的形式輸出從衛(wèi)星信號(hào)實(shí)時(shí)解碼而來(lái)的UTC時(shí)間信息，格式為NEMA1083。單片機(jī)通過(guò)串口通信采集UTC時(shí)間作為絕對(duì)時(shí)間標(biāo)，用內(nèi)部定時(shí)器做相對(duì)時(shí)間標(biāo)刻。

1.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主程序設(shè)計(jì)采用自頂向下的程序設(shè)計(jì)思想，模塊化設(shè)計(jì)，主程序流程如圖3所示。系統(tǒng)啟動(dòng)并且完成初始化后，開始進(jìn)入等待；采樣時(shí)間到達(dá)，系統(tǒng)采集脈沖個(gè)數(shù)和時(shí)間信息，并進(jìn)行信息融合與存儲(chǔ)；若為整秒時(shí)刻，則還需進(jìn)行時(shí)間信息校準(zhǔn)。下面對(duì)部分模塊進(jìn)行詳述。

圖3 主程序流程圖

初始化程序部分，對(duì)SD卡及單片機(jī)的時(shí)鐘、中斷系統(tǒng)、I/O口、串口等部件進(jìn)行初始化設(shè)置，并設(shè)置采集所用定時(shí)器工作在編碼器接口模式。對(duì)于GPS接收機(jī)模塊，初始化主要對(duì)LEA-6進(jìn)行設(shè)置，使其波特率提升至115200Bd/s，以增加絕對(duì)時(shí)間信息流的傳輸速率，同時(shí)設(shè)置LEA-6輸出僅為所需UTC時(shí)間信息，屏蔽其他導(dǎo)航信息，節(jié)省傳輸時(shí)間。

時(shí)間信息采集部分，分為絕對(duì)時(shí)間采集和相對(duì)時(shí)間采集。絕對(duì)時(shí)間信息由GPS接收機(jī)提供，通過(guò)串口傳送至單片機(jī)，在秒中斷服務(wù)程序中存入指定緩存區(qū)，秒中斷由GPS秒脈沖觸發(fā)。由于LEA-6先產(chǎn)生秒中斷，再輸出時(shí)間信息流，所以秒中斷時(shí)存入的時(shí)間信息為上一秒的時(shí)間信息，需進(jìn)行加一處理。相對(duì)時(shí)間信息由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器提供，將定時(shí)器按采樣頻率設(shè)置中斷頻率，通過(guò)中斷對(duì)每秒時(shí)間進(jìn)行了精細(xì)劃分[11]。

單次信息采集完成后，進(jìn)入信息融合部分，在主函數(shù)中完成。由于采集到的絕對(duì)時(shí)間為包含年、月、日、時(shí)、分、秒信息的ASCII碼字符串，信息融合時(shí)將其轉(zhuǎn)化為GPS時(shí)間，也就是GPS原子時(shí)。它是以1989年1月6日0點(diǎn)為起始時(shí)，以周長(zhǎng)和周內(nèi)秒長(zhǎng)的方式表示時(shí)間[12]。將轉(zhuǎn)化好的絕對(duì)時(shí)間信息與相對(duì)時(shí)間信息融合成一個(gè)雙精度數(shù)后，再與以脈沖個(gè)數(shù)表示的運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行匹配，以兩個(gè)雙精度數(shù)表示測(cè)量信息，大大節(jié)省了傳輸帶寬和存儲(chǔ)容量。

2 系統(tǒng)測(cè)量精度分析與優(yōu)化

由于本系統(tǒng)是將運(yùn)動(dòng)信息與時(shí)間信息融合輸出，所以系統(tǒng)的精度同時(shí)取決于絕對(duì)時(shí)間信息精度和運(yùn)動(dòng)信息精度，下面從這兩方面分別進(jìn)行精度分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.1 時(shí)間信息精度分析與優(yōu)化

本系統(tǒng)的時(shí)間信息誤差來(lái)源于3方面：GPS秒脈沖時(shí)間誤差、程序運(yùn)行耗時(shí)誤差、單片機(jī)時(shí)鐘誤差。由于前兩者誤差較小，現(xiàn)主要分析單片機(jī)時(shí)鐘誤差，其由單片機(jī)晶振頻率偏差導(dǎo)致。假設(shè)晶振頻率偏差為▽f，則用此晶振計(jì)時(shí)1s產(chǎn)生的誤差為▽t，隨著計(jì)時(shí)時(shí)間變長(zhǎng)，▽t增大；并且，由于晶振頻漂的不穩(wěn)定性，▽t也呈不確定波動(dòng)，導(dǎo)致采樣間隔不均勻。▽t的計(jì)算公式為

為了減小累積誤差，本系統(tǒng)采取了整秒校準(zhǔn)的方法進(jìn)行優(yōu)化。利用GPS接收機(jī)模塊在整秒時(shí)刻的秒脈沖，觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中將定時(shí)器置零，使絕對(duì)時(shí)間與相對(duì)時(shí)間初始點(diǎn)對(duì)齊，將時(shí)間信息誤差的累積控制在1s之內(nèi)。為了盡可能使采樣間隔均勻，可將時(shí)鐘晶振換為頻率精度和穩(wěn)定性較好的溫度補(bǔ)償晶振，但此種晶振價(jià)格較高。因此在滿足應(yīng)用場(chǎng)景要求的情況下，本系統(tǒng)仍使用一般的無(wú)源晶振。

2.2 運(yùn)動(dòng)信息精度分析與優(yōu)化

本系統(tǒng)對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)速度等運(yùn)動(dòng)信息的采集，都是通過(guò)對(duì)平臺(tái)上增量式光電編碼器的輸出脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此系統(tǒng)的精度，除了取決于數(shù)據(jù)時(shí)間標(biāo)的精度外，還取決于計(jì)數(shù)精度。計(jì)數(shù)誤差主要由3個(gè)原因?qū)е拢?/p>

圖4 采樣過(guò)程圖

1）計(jì)數(shù)方式。系統(tǒng)采用的是定時(shí)采樣的計(jì)數(shù)方式，采樣時(shí)間到，CPU便讀取計(jì)數(shù)值。此方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，占用CPU資源少；缺點(diǎn)是由于采樣時(shí)間點(diǎn)與脈沖邊沿不對(duì)齊，導(dǎo)致一個(gè)脈沖的計(jì)數(shù)誤差，并且此誤差呈周期出現(xiàn)，脈沖頻率越高，周期越小。如圖4所示，圖中數(shù)字代表單位采樣間隔內(nèi)脈沖沿?cái)?shù)。

對(duì)于此種情況產(chǎn)生的誤差，本系統(tǒng)通過(guò)提高計(jì)數(shù)分辨率的方法進(jìn)行了優(yōu)化。普通情況下，脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)采取單邊沿有效的方式，只取上升沿或下降沿來(lái)計(jì)數(shù)。本系統(tǒng)取兩路脈沖信號(hào)的上、下沿均有效，將光電編碼器的數(shù)據(jù)分辨率提高到4倍，此時(shí)，計(jì)數(shù)誤差從1個(gè)脈沖降到0.25個(gè)脈沖。因此，采用此優(yōu)化方案，每次采樣由計(jì)數(shù)方式導(dǎo)致的最大計(jì)數(shù)誤差為0.25個(gè)脈沖。

2）采樣間隔不均勻。除了上述原因可導(dǎo)致計(jì)數(shù)誤差之外，由2.1節(jié)所述的時(shí)間誤差導(dǎo)致的采樣間隔不均勻也會(huì)產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差，且脈沖頻率越高，誤差時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)越多，計(jì)數(shù)誤差出現(xiàn)的頻率越高。

3）整秒累積時(shí)間誤差。盡管進(jìn)行了整秒校準(zhǔn)，但仍無(wú)法消除1s內(nèi)的時(shí)間累計(jì)誤差。所以在每秒最后時(shí)刻，時(shí)間誤差將達(dá)到最大，為這1s的累計(jì)值，從而產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差?？梢钥闯?）、3）兩點(diǎn)原因均是由于時(shí)間誤差產(chǎn)生，所以優(yōu)化時(shí)需從時(shí)間精度優(yōu)化著手，可參考2.1節(jié)，此處不再?gòu)?fù)述。

綜上所述，若不考慮單片機(jī)時(shí)鐘晶振頻漂的理想情況時(shí)，只存在上述原因1）產(chǎn)生的計(jì)數(shù)誤差，最大為0.25個(gè)脈沖；若考慮單片機(jī)時(shí)鐘晶振頻漂的影響時(shí)，分析得知由3個(gè)原因綜合導(dǎo)致的計(jì)數(shù)誤差滿足以下兩個(gè)特點(diǎn)：1）脈沖頻率較低時(shí)，計(jì)數(shù)誤差主要由計(jì)數(shù)方式導(dǎo)致，呈周期性出現(xiàn)，且周期隨脈沖頻率增大而減?。?）脈沖頻率較高時(shí)，采樣間隔不均勻和整秒累積時(shí)間誤差影響增大，導(dǎo)致計(jì)數(shù)誤差的出現(xiàn)頻率增高；且由于3個(gè)因素共同作用，此時(shí)誤差不再呈周期出現(xiàn)。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證

圖5為系統(tǒng)用于GNSS接收機(jī)利用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)做動(dòng)態(tài)性能測(cè)試時(shí)，為其提供絕對(duì)運(yùn)動(dòng)信息作為參考真值的實(shí)拍圖。為了驗(yàn)證上述分析，下面從時(shí)間信息和運(yùn)動(dòng)信息兩方面進(jìn)行測(cè)試。

3.1 時(shí)間信息測(cè)試結(jié)果

通過(guò)將單片機(jī)計(jì)時(shí)1s的時(shí)間與GPS秒脈沖做對(duì)比，可得到單片機(jī)時(shí)鐘晶振的頻率偏差導(dǎo)致的時(shí)間誤差。按此方法經(jīng)過(guò)多組反復(fù)測(cè)試，統(tǒng)計(jì)得到系統(tǒng)的時(shí)間誤差在±20μs以內(nèi)。圖6為某組實(shí)驗(yàn)測(cè)試圖展示，圖中藍(lán)色波形代表單片機(jī)計(jì)時(shí)1s產(chǎn)生的脈沖，黃色波形代表GPS秒脈沖，兩者上升沿的時(shí)間差代表了時(shí)間誤差，▽t為18.3μs。

圖5 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)拍圖

圖6 系統(tǒng)時(shí)間信息精度測(cè)試圖

本系統(tǒng)單片機(jī)采用的是Citizen公司的8 MHz無(wú)源晶振，晶振的容差為30×10-6，頻率穩(wěn)定性為50× 10-6。在不考慮晶振老化等其他因素的情況下，用此款晶振作為單片機(jī)的時(shí)鐘發(fā)生器，由式（1）得到計(jì)時(shí)1s產(chǎn)生的最大時(shí)間誤差為

式中f為所用晶振的標(biāo)稱頻率8 MHz，由于此情況為極限情況，實(shí)際運(yùn)用時(shí)晶振的頻率穩(wěn)定性明顯更優(yōu)。

3.2 運(yùn)動(dòng)信息測(cè)試結(jié)果

運(yùn)用信號(hào)源模擬編碼器的兩路輸出，可在屏蔽了電機(jī)等對(duì)輸出脈沖影響的情況下，分析系統(tǒng)在不同輸入脈沖頻率下的計(jì)數(shù)誤差。圖7為采樣頻率為100Hz，轉(zhuǎn)臺(tái)輸出脈沖頻率分別為100Hz、1kHz、10 kHz時(shí)，即若取光柵線數(shù)為10 000線，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速分別為0.01，0.1，1r/s時(shí)的單組實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)結(jié)果展示。圖中尖峰點(diǎn)則為誤差點(diǎn)，對(duì)應(yīng)橫軸值即為計(jì)數(shù)誤差出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)，對(duì)應(yīng)縱軸值與其他正常點(diǎn)的縱軸值之差即為計(jì)數(shù)誤差。

圖7 計(jì)數(shù)測(cè)試結(jié)果

由圖可得，當(dāng)脈沖頻率較低時(shí)，誤差點(diǎn)呈周期出現(xiàn)；隨著脈沖頻率增大，誤差點(diǎn)的出現(xiàn)周期變短；當(dāng)脈沖頻率進(jìn)一步增大時(shí)，采樣間隔不均勻和整秒累積時(shí)間誤差的影響增大，誤差點(diǎn)的出現(xiàn)頻率也進(jìn)一步增大，誤差周期性消失，均與2.2節(jié)分析的計(jì)數(shù)誤差規(guī)律相符。

取轉(zhuǎn)臺(tái)一圈光柵線數(shù)為10000線，脈沖頻率為10kHz時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速為1r/s，反復(fù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得出轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一圈脈沖計(jì)數(shù)誤差為0.09個(gè)，以轉(zhuǎn)臺(tái)半徑為1 m情況計(jì)算，系統(tǒng)測(cè)量位移的誤差＜0.1mm。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)以增量式光電編碼器作為運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量傳感器的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出了一種可提供帶有絕對(duì)時(shí)間標(biāo)刻的運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量系統(tǒng)，從硬件和軟件兩方面介紹了系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，從時(shí)間信息和運(yùn)動(dòng)信息兩方面對(duì)系統(tǒng)精度進(jìn)行了理論分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化與測(cè)試驗(yàn)證，結(jié)果表明：該系統(tǒng)的時(shí)間信息測(cè)量精度達(dá)到微秒級(jí)別，運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量精度達(dá)到亞毫米級(jí)別，由于GNSS接收機(jī)和組合導(dǎo)航設(shè)備的位移測(cè)量精度最高為毫米級(jí)，所以本系統(tǒng)為轉(zhuǎn)臺(tái)提供的位移精度高出被測(cè)系統(tǒng)至少1個(gè)數(shù)量級(jí)，滿足測(cè)試設(shè)備應(yīng)用需求。為了滿足更高精度的測(cè)試應(yīng)用需求，后續(xù)將選擇穩(wěn)定性更好的晶振，同時(shí)對(duì)編碼器脈沖計(jì)數(shù)方法進(jìn)行改進(jìn)。

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（編輯：李妮）

Measuring system for absolute motion information of rotary platform

LIU Hengrong，BAN Yalong，ZHANG Tisheng，NIU Xiaoji
（Global Navigation Satellite System Research Center，Wuhan University，Wuhan 430079，China）

To solve the problem that rotary platform whose output motion information lacks time scale，this paper presented a system for measuring the motion information with the GPS time which adopts STM32F103ZET6 singlechip as a main control unit of the measuring system to collect time information from the GPS receiver module by serial port and acquires pulse information output from the incremental photoelectric encoder on the rotary platform.Both types of information could be integrated and stored.Finally，the system measuring accuracy was analyzed，optimized and tested from the aspects of time information and motion information.The results show that the time measurement error is within±20 μs when the system uses 8 MHz passive crystal oscillator;the displacement measurement error is lower than 0.1mm when speed of the rotary platform is 1r/s with radius of 1m，and the encoder grating lines are 10000 lines，meeting the test requirements.

motion information measure；GPS time receiving；STM32；incremental photoelectric encoder

A

：1674-5124（2017）01-0064-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.01.014

2016-04-17；

：2016-05-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41404029）國(guó)家863基金項(xiàng)目（2015AA124002）

劉蘅嶸（1993-），女，湖南岳陽(yáng)市人，碩士研究生，專業(yè)方向?yàn)殡娐放c系統(tǒng)。