系统硬件的设计

    本系统硬件由GPSOEM板、MicroGyro100双轴陀螺仪、ADXL202EA双轴加速计、SCC信号调理模块、数据采集卡DAQPad-6015和计算机等组成。

    GPSITrax02直接连接到PC的串口，ADXL202EA、MicroGyro100经SCC信号调理后，利用DAQpad-6015进行数据采集。系统结构框图如1所示。

    GPS供电电压范围是3.4～6V，ADXL202EA供电电压范围是3～5.25V，陀螺仪供电电压范围是2.2～5.5V，因此，统一选取输出5V的电源作为供电电源。GPSITrax02输出的数据通过RS232输入计算机完成时间和位置信息的提取，加速度计与陀螺仪信号通过信号调理电路SCC完成放大与隔离，再利用DAQpad-6015完成A/D转换输入计算机，从而计算出车辆的加速度、速度、位置和姿态角等信息。

    加速度计是惯性测量单元中一个关键性元件，它是用来测量运动车辆相对惯性坐标系运动的。加速度在载体坐标系的分量经过捷联矩阵变换到沿地理坐标系的分量，再经过一次积分和二次积分就可以分别得到运载体的速度和位置。随着惯性技术发展的需求，加速度计也不断发展完善。

    ADI公司的ADXL202EA属于微机械加速度计，以集成电路工艺和微加工工艺为基础，其体积小、重量轻、功耗小、成本低、易集成且过载能力强。

    尽管中、低精度陀螺不能满足惯性测量系统的要求，但可以同全球卫星定位系统组合成造价低廉的微型组合导航系统，这是一个发展方向。在这样的组合导航系统中，陀螺仪和GPS相互取长补短，组合导航系统的长期精度由误差不随时间积累的GPS来保证，当短时间失去GPS信号时，由微惯性元件提供运动的动态参数和状态信息，而GPS正常工作时微惯性元件利用GPS信息进行校正，以提高精度，因此本系统采用微机械陀螺仪作为车载传感器。

    NI公司的SCC模块是针对基于PC的测量和自动化系统所使用的高度模块化、低成本的信号调理系统。SCC提供了一个紧凑、便携式的系统，以便进行单/双通道信号调理和连接。

    本系统选用的数据采集卡DAQPad-6015是16位精度的NIUSB多功能DAQ产品，单通道采样率高达200kS/s，该器件还具有内置的螺纹终端连接，不必额外购置线缆和接线块。