2 CP-132UL V2簡介
    CP一132UL V2是Moxa公司生產的工業(yè)級多串口采集板，可信賴的信息傳輸最遠可達4 000英尺，最大波特率為92 160 b／s，使其傳輸RS一422／485的信息傳輸像RS一232一樣簡單?；贑P一132UL V2的自動數(shù)據傳輸控制的特點可為數(shù)據通道的開啟和關閉提供精確的時間控制，即使在高速數(shù)據傳輸下，也不會產生故障。將該器件置于電路板中的終端電阻器，為電阻器提供合適的阻值。絕緣保護方案可使電路板能夠承受2 000 V的高壓。下面給出CP-132UL V2的接口針分配圖，其中圖1是電路板和計算機的接口，25針結構，可以直接插入工控機的主板插槽，表1為其各針接口功能；圖2是與設備連接的接口，9針結構，連接需要測量的信號發(fā)生器，表2為其各針接口功能。

3 標定測試方法
    IMU的核心部件是陀螺和加速度計，由于陀螺和加速度計自身的標度因數(shù)和安裝誤差因素的影響，使得IMU輸出存在較大誤差，所以需要標定IMU實現(xiàn)輸出補償。

    采用分立標定方法標定慣組的誤差參數(shù)，所謂分立標定方法就是直接利用加速度計和陀螺的輸出作為觀測量，與已知基準信息相比較從而確定誤差參數(shù)。標定測試主要包括：①加速度計誤差參數(shù)的標定；②陀螺標度因數(shù)以及安裝誤差系數(shù)的標定；③陀螺常值漂移的標定；④標定結果評估。

4 標定軟件設計
    基于CP-132UL V2的標定測試軟件主要包括RS-422串行通訊，靜漂測試和標定測試等功能模塊。
4．1 RS-422串行通訊
    地面測試設備通過RS-422串行總線與慣組通訊，主要完成慣組數(shù)據接收和慣組誤差補償參數(shù)寫入，其波特率為921．6 Kb／s。而數(shù)據包括幀計數(shù)、3路陀螺數(shù)據及溫度3路加表數(shù)據及溫度，以及溫度控制板溫度。慣組的數(shù)據每隔10 ms發(fā)送一組數(shù)據。利用API函數(shù)實現(xiàn)對RS一422串口通信的訪問，在實現(xiàn)控制通信中，主要調用3個函數(shù)實現(xiàn)串口控制：首先配置串口，串口打開，然后通過對串口操作，接收數(shù)據后，關閉串口。程序設計流程如圖3所示。設計時，串口設計是針對CP-132UL V2采集板，由于采集板內部可自動分配地址，所以不需要對硬件做任何操作，只需在軟件上編寫串口功能即可實現(xiàn)串口通訊。

4．2 靜漂測試
    靜漂測試主要是對慣組進行一次通電穩(wěn)定性測試。測試數(shù)據采樣周期T、測試數(shù)據組數(shù)N可預先設定，最后計算靜漂測試數(shù)據平均值和隨機誤差，評估慣組穩(wěn)定性。
    設計時，需要注意的是采樣周期和測試組數(shù)可任意設定，所以要將采樣周期和測試組數(shù)設為全局變量，計算平均值和隨機誤差時，只需將前面采集的數(shù)值進行簡單算法。
4．3 標定測試
4．3．1 加速度計標定
    加速度計誤差參數(shù)的標定采用在重力場靜態(tài)條件下多位置標定方法。慣組加溫穩(wěn)定以后，按照表3所示的12個位置順序進行標定。

    在測試過程中，如果某個位置數(shù)據不夠理想，可重新測定，也可在完成所有位置測試后，重新測定某個或幾個位置。所以在程序設計中，需要增加允許糾錯補錯功能，為每個位置設定其標志符，并且確定每個位置數(shù)據存入的數(shù)組位置，這樣重新測定某個位置后，新數(shù)據覆蓋舊數(shù)據，從而實現(xiàn)糾錯補錯功能。由于前面每個位置的數(shù)據都固定位置，所以處理數(shù)據時只需到已確定的位置讀取數(shù)據即可。
4．3．2 陀螺標度因數(shù)與安裝誤差系數(shù)的標定
    采用速率標定方法來標定陀螺標度因數(shù)和安裝誤差系數(shù)。按X、Y、Z軸標定，允許糾錯或補錯。在單軸轉臺，利用轉臺的正反轉相互抵消地球角速度的影響。為了減小轉臺不水平的影響，采用提高轉速的方法，以高于30°／s的轉速來實現(xiàn)，由于地球自轉角速率相對于轉臺轉速來說很?。虼藢⑥D臺近似視為繞慣性空間轉動。為了避免動態(tài)效應．轉臺的旋轉啟動和停止均不包括在測試時間之內。為提高試驗精度，采用整圈標定法，其轉動時間為120 s，轉數(shù)為10圈。
4．3．3 陀螺零位的標定
    取天北西，天南東，地南西，地北東4個位置，每個位置靜態(tài)測試時間約20 min。設置4個標志位分別對應4個位置，然后將4個位置的數(shù)據分別存入內存數(shù)組中。將存入內存數(shù)組中的4個位置的數(shù)據分別帶入(1)式得到陀螺零位。陀螺零位為4個位置陀螺輸出的算術平均值(Dx0)。

   
4．3．4 程序設計流程
    標定測試共分為3步：①位置標定，完成對加速度計的標定；②速率標定，標定陀螺的安裝誤差和標度因數(shù)；(9陀螺常值標定。圖4為總程序設計流程。按照圖4的流程，設計圖5所示的測試軟件。設計中首先判斷功能．選擇所需的功能，只需設置3個標志符，每個標志符對應相應的功能。具體測試功能中，建立3個類，各個類編寫各自的測試功能。位置標定時，由于位置比較多，對每一個位置都應設置各自的標志符，采集到的數(shù)據存儲在內存中固定位置。這樣處理數(shù)據時只需讀取相應位置，避免誤操作，縮短操作時間。在速率標定時，設置3個全局變量分別表示3個軸，同時在補測時，可直接將舊數(shù)據覆蓋新數(shù)據。陀螺零位測試時，由于測試時間較長，在測試初始化中需占用的數(shù)組存儲空間較大，數(shù)據處理部分和位置標定差不多。圖5是測試界面。

5 結果評估
    將IMU組合置于平板上，利用所測得的陀螺和加表的各項誤差系數(shù)，根據陀螺和加表的誤差方程，求得此時陀螺和加表在標得的誤差系數(shù)下的輸入，即陀螺各軸敏感的地球自轉角速度和加表各軸敏感的重力加速度，然后與理想的地球自轉角速度及重力加速度相比較，評估標定結果。如果相差在陀螺和加表的精度允許范圍內，說明標定結果比較滿意。

6 結語
    CP一132UL V2一端接IMU組合，另一端直接插入工控機，采用VC6．0編寫滿足測試方案的測試軟件。經工程測試證明，測試軟件與CP一132UL V2兼容性好，在高波特率下工作穩(wěn)定，順利完成IMU的地面測試。