基于LabVIEW的多传感器信息采集平台

文章摘要： LabVIEW软件应用程序采用了并行程序结构，分别实现对多传感器信息的测控。 如在多任务并行处理中，两个循环结构构成了两个并行的任务，每个任务体的执行顺序是互不相关的，甚至这两个任务执行的次数也是可以不一样的。 (2) 串行口通信子VI 串行口通信的子VI针对计算机标准的串行口。LabVIEW提供了一组(共5 个) 串行口通信子VI控件来承担对编程的支持，它们依次是：①串口初始化(Serial PortInit) ； ②串口读(Serial PortRead) ； ③串口写(Serial PortWrite) ； ④串口字节数(ByteSatSe

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        LabVIEW软件应用程序采用了并行程序结构，分别实现对多传感器信息的测控。 如在多任务并行处理中，两个循环结构构成了两个并行的任务，每个任务体的执行顺序是互不相关的，甚至这两个任务执行的次数也是可以不一样的。 

        (2) 串行口通信子VI 
        串行口通信的子VI针对计算机标准的串行口。LabVIEW提供了一组(共5 个) 串行口通信子VI控件来承担对编程的支持，它们依次是：①串口初始化(Serial PortInit) ； ②串口读(Serial PortRead) ； ③串口写(Serial PortWrite) ； ④串口字节数(ByteSatSerialPort) ； ⑤串口中断(Serial PortBreak) 。 

        (3) 数据同步机制原理 
        多传感器信息融合中，要使误差最小，两个传感器数据的时间应该相匹配。 然而在实际的传送到车辆中的基本定位信息只需要有限的时间信息，只要为传感器信息确定数据起始时间，然后可以根据传送的数据量以及通信波特率来确定时间。 以GPS信息与惯性导航系统( Inertial Navigation System，INS) 的组合为例，由于INS与GPS的采样率不同，INS采样率一般为10 Hz ，而GPS的采样率为1Hz。 如图3 所示，设t1时刻为IMU/INS及GPS信息开始可用时刻，首先从t1开始向缓存器中存储一系列的IMU/INS信息，由于GPS采样率较低，此时的GPS信息可能并不是t1时刻而是前一秒内的信息。 假设GPS信息在t1+Δt时刻更新，当接收到GPS的t1+Δt时间信息后，将缓存器的信息恢复到正确的时间并完成更新，取t1+Δt为两个传感器的数据起始时间，这样IMU/INS信息和GPS信息就达到了时间上的匹配，此后的时间信息就可以通过传送的数据量以及通信波特率来确定。

 

        系统功能实现 
        (1) 数据的采集和预处理 

        此部分将传感器原始数据从串口连续正确地读进来之后，对数据进行预处理，通过格式的转换，数学计算等将原始数据转换为传感器实际测量信息，并实现了IMU转动角度的实时测量功能。 其基本原理就是将角速度进行时间积分，得到角度的变化值。 由于陀螺仪在不同的温度下有着不同程度的零点漂移，在积分的情况下其误差就会不断累加，所以在此模块中特别增加了一个实时计算陀螺仪各轴方向静止状态时平均漂移的子VI，用来对角速度积分的误差进行补偿，从而得到比较准确的角度变化值。下面以IMU为例，说明原始数据到实际测量值转换的实现过程。每个IMU信息包含18个字节信息，其定义如表1所示。 

        表1　IMU18字节定位信息


　　图4 为利用公式节点进行数据预处理框图。 其中x 和y 是输入的原始数据，z 为输出的实际测量值。 程序将18字节的字符串数据转换为数字数组后，在框图上可直接在公式节点中输入公式，完成原始信息到实际测量值的转换。


        (2) 信息显示 

        软件采用友好和直观的界面呈现来自传感器的信息，分别对来自GPS和IMU的数据信息进行呈现。 其部分界面如图5、图6所示。 

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