DSP在六自由度電磁跟蹤系統(tǒng)中的應用

　摘 要：針對目前電磁跟蹤系統(tǒng)跟蹤速度慢，計算參數(shù)精度低的現(xiàn)況，文中介紹了一種采用DSP系統(tǒng)來完 成對感應天線接收到的模擬信號采集處理的方案。該方案實現(xiàn)了單通道128 kHz的采樣率和12位的數(shù)據精度，解 決了系統(tǒng)中信號的時序配合問題，很準確地得到了系統(tǒng)的接收矩陣，提高了系統(tǒng)的定位精度，并將數(shù)據刷新率提高 到125 Hz。

　　六自由度電磁跟蹤系統(tǒng)根據電磁感應的原理來計算出目標的六個自由度參數(shù)，從而唯一確定目標的位 置和姿態(tài)。怎樣由接收到的模擬信號計算得到目標的位置和姿態(tài)參數(shù)是影響整個系統(tǒng)性能的關鍵所在。在 一些早期的產品中對感應天線接收信號的處理主要采用模擬電路和單片機來完成，由于模擬電路精度低，受 器件性能影響大，單片機的指令執(zhí)行速度慢，使整個系統(tǒng)無法準確實時地確定目標的位置。本文提出的DSP 數(shù)據采集系統(tǒng)利用了DSP快速的指令執(zhí)行周期和強大的數(shù)字信號處理功能和CPLD靈活的時序和邏輯控 制功能，快速準確地完成了對每一路接收信號的采集和計算，得到了準確的數(shù)字接收矩陣，為進一步計算目 標的六個自由度參數(shù)打下良好基礎。本文主要介紹了DSP數(shù)據采集系統(tǒng)的硬件設計方案和軟件設計流程。

　　1 電磁跟蹤系統(tǒng)的工作原理

　　六自由度電磁跟蹤系統(tǒng)的發(fā)射和接收天線均為三維正交環(huán)形天線。發(fā)射電路向發(fā)射天線的xyz軸按時

　　式中x為發(fā)射矩陣，為一單位對角陣，G為系統(tǒng)總增益，H、M為包含了接收天線相對于發(fā)射天線的位置和接收天線姿態(tài)角度的坐標變換矩陣。因此接收矩陣是影響目標參數(shù)精度的關鍵。