DSP在六自由度電磁跟蹤系統中的應用

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

　　六自由度電磁跟蹤系統根據電磁感應的原理來(lái)計算出目標的六個(gè)自由度參數，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)參數是影響整個(gè)系統性能的關(guān)鍵所在。在 一些早期的產(chǎn)品中對感應天線(xiàn)接收信號的處理主要采用模擬電路和單片機來(lái)完成，由于模擬電路精度低，受 器件性能影響大，單片機的指令執行速度慢，使整個(gè)系統無(wú)法準確實(shí)時(shí)地確定目標的位置。本文提出的DSP 數據采集系統利用了DSP快速的指令執行周期和強大的數字信號處理功能和CPLD靈活的時(shí)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，得到了準確的數字接收矩陣，為進(jìn)一步計算目 標的六個(gè)自由度參數打下良好基礎。本文主要介紹了DSP數據采集系統的硬件設計方案和軟件設計流程。

　　1 電磁跟蹤系統的工作原理

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

　　式中x為發(fā)射矩陣，為一單位對角陣，G為系統總增益，H、M為包含了接收天線(xiàn)相對于發(fā)射天線(xiàn)的位置和接收天線(xiàn)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精度的關(guān)鍵。