一种开伞器的高度传感器的q定点表示方法
阅读说明：本技术 一种开伞器的高度传感器的q定点表示方法 (Q fixed point representation method of height sensor of umbrella opener ) 是由 钟廷伟 李维 沈小飞 冯友权 贾晓迪 李志刚 沈天驹 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法,高度传感器的电压值v＝kx+b,包括以下步骤：求得k的Q定位表达式及k的Q定点位数；确定x的Q定点位数,b的Q定点位数；将高度传感器在相应温度下标定的k,带入k的Q定点表达式中Qk；将高度传感器在相应温度下标定的b,带入b的Q定点表达式中Qb；若采集的当前温度超出高度传感器的温度边界值,则取边界值对应的Qk和Qb值,若采集的当前温度没有超出高度传感器的温度边界值,则利用线性插值求得当前温度下的Qk和Qb值；计算得到Qx,求得高度传感器对应的当前静压值；并求得当前高度值。提高了系统运算的可靠性,提高了开伞器的稳定性和反应效率。(The invention discloses a Q fixed point representation method of a height sensor of an umbrella opener, wherein the voltage value v of the height sensor is kx + b, and the Q fixed point representation method comprises the following steps: solving a Q positioning expression of k and a Q fixed point digit of k; determining the Q fixed point digit of x and the Q fixed point digit of b; bringing k calibrated by the height sensor at corresponding temperature into a Q fixed point expression of the k; b, substituting b calibrated by the height sensor at a corresponding temperature into Qb in a Q fixed point expression of b; if the acquired current temperature exceeds the temperature boundary value of the height sensor, the Qk and Qb values corresponding to the boundary value are taken, and if the acquired current temperature does not exceed the temperature boundary value of the height sensor, the Qk and Qb values at the current temperature are obtained by linear interpolation; calculating to obtain Qx, and obtaining a current static pressure value corresponding to the height sensor; and the current height value is obtained. The reliability of system operation is improved, and the stability and the reaction efficiency of the parachute opening device are improved.)
技术领域
本发明涉及一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法。
背景技术
开伞器需要实时采集高度数据，当高度小于等于预设开伞高度时，输出开伞指令。由于开伞器采用芯片TMS320F2812，它只支持定点运算。TI虽然给出了解决方案，即提供C语言浮点运算库，编写了浮点运算函数，在函数中用定点运算来完成具体运算，计算完成后保存为浮点数。这种方案由于采用函数库的方式，一方面运算较慢，不太适合于需要实时解析当前高度的开伞器项目。另一方面由于浮点数的未定义性NAN，浮点数据处理可能出现异常。对于关键、重要的软件应避免使用浮点数。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，提高了系统运算的可靠性，提高了开伞器的稳定性和反应效率。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，高度传感器的电压值v＝kx+b(1)，其中x为高度传感器的静压值，k和b均为高度传感器的系数值，高度传感器的电压值v与高度传感器的电压AD值N之间的转换关系式为其中v为高度传感器的电压值，N为高度传感器的电压AD值；
所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，包括以下步骤：
S1，依据公式(1)和公式(2)求得k的Q定点位数表达式，并根据高度传感器取值范围和高度传感器的电压标定范围求得k的Q定点位数；
S2，求得x的Q定点位数表达式和b的Q定点位数表达式，依据经验确定x的Q定点位数，b的Q定点位数；
S3，将高度传感器在相应温度下标定的k，带入k的Q定点位数表达式中Qk；
将高度传感器在相应温度下标定的b，带入b的Q定点位数表达式中Qb；
S4，采集当前高度传感器温度，若采集的当前温度超出高度传感器的温度边界值，则取边界值对应的Qk和Qb值，若采集的当前温度没有超出高度传感器的温度边界值，则利用线性插值求得当前温度下的Qk和Qb值；
S5，采集高度传感器的当前的电压AD值N；
S6，将N、Qk和Qb带入公式计算得到Qx，从而求得高度传感器对应的当前静压值；
S7，根据高度传感器的当前静压值，求得当前高度值。
按照上述技术方案，所述的步骤S1中，将k进行Q定点位数表达式的具体求取过程为：
将公式(2)带入公式(1)，得到：
其中Vref＝3，N为采集的AD值，N的范围为0～4095；
将公式(3)改写为：
依据公式(4)对k进行Q定点位数表达式为
按照上述技术方案，在所述的步骤S2中，b的Q定点位数表达式为
x的Q定点位数表达式为x×2Q＝Qx，其中Q＝8。
按照上述技术方案，所述的步骤S1中，确定k的Q定点位数的具体包括以下步骤：
1)设vh、vl表示高度传感器标定电压的最高值和最小值，xmax和xmin表示传感器测量的最大值和最小值，分别带入公式(1),得到：
vh＝kxmax+b (公式a)
vl＝kxmin+b (公式b)
2)将公式b减公式a得到：
k＝(vh-vl)/(xmax-xmin) (公式c)
3)将公式c带入k的Q定表达式的一部分(4096×Vref)/(4095×k)得到：
其中xmax为102，xmin为15，vh为3，vl为0，Vref＝3；
4)(4096×Vref)/(4095×k)的对应Q定位数为7位，结合k的Q定点表达式，求得k的Q定点位数为Q＝15-7＝8。
按照上述技术方案，在所述的步骤S3中，
以高度传感器在温度-55℃下标定的k＝0.02813314，带入Qk公式，得到Qk＝27292；
以高度传感器在温度-55℃下标定的b＝0.0076477，带入Qb公式，得到Qb＝83。
按照上述技术方案，在所述的步骤S7中，计算得到Qx的具体公式为：
本发明具有以下有益效果：
本发明针对开伞器的高度传感器数据的特点，设计了一种Q定点表示方法，该方法直接将采集的高度AD信号，采用Q定点运算，得到最终的静压值，从而测算到相应高度，运算速度快，效率高，适合于采用定点芯片的开伞器、控制器项目，避免采用浮点数可能出现NAN异常情况，提高了系统运算的可靠性，提高了开伞器的稳定性和反应效率。
附图说明
图1是本发明实施例中开伞器的高度传感器的Q定点表示方法的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1所示，本发明提供的一个实施例中的一种开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，高度传感器的电压值v＝kx+b(1)，其中x为高度传感器的静压值，通过高度传感器的静压值即可计算出相应的海拔高度值，k和b均为高度传感器的系数值，高度传感器的电压值v与高度传感器的电压AD值N之间的转换关系式为
所述的开伞器的高度传感器的Q定点表示方法，包括以下步骤：
S1，依据公式(1)和公式(2)求得k的Q定点位数表达式
S2，求得x的Q定点位数表达式和b的Q定点位数表达式，并依据经验确定x的Q定点位数采用8位，b的Q定点位数采用15位；
S3，将高度传感器在相应温度下标定的k，带入k的Q定点位数表达式中Qk＝256×4096×3/(4095×k)；
将高度传感器在相应温度下标定的b，带入b的Q定点位数表达式中Qb＝4095×32768×b/(4096×3)；
S4，采集当前高度传感器温度，若采集的当前温度超出高度传感器的温度边界值，则取边界值对应的Qk和Qb值，若采集的当前温度没有超出高度传感器的温度边界值，则利用线性插值求得当前温度下的Qk和Qb值；
S5，采集高度传感器的当前的电压AD值N；
S6，将N、Qk和Qb带入公式计算得到Qx，从而求得高度传感器对应的当前静压值；
S7，根据高度传感器的当前静压值，求得当前高度值。
进一步地，所述的步骤S1中，将k进行Q定点位数表表达式的具体求取过程为：
将公式(2)带入公式(1)，得到：
其中Vref＝3，N为采集的AD值，N的范围为0～4095；
将公式(3)改写为：
依据公式(4)对k进行Q定点位数表达式为
进一步地，在所述的步骤S2中，b的Q定点位数表达式为
x的Q定点位数表达式为x×2Q＝Qx，其中Q＝8。
进一步地，所述的步骤S1中，确定k的Q定点位数的具体过程包括以下步骤：
1)设vh、vl表示高度传感器标定电压的最高值和最小值，xmax和xmin表示传感器测量的最大值和最小值，分别带入公式(1),得到:
vh＝kxmax+b (公式a)
vl＝kxmin+b (公式b)
2)将公式b减公式a得到：
k＝(vh-vl)/(xmax-xmin) (公式c)
3)将公式c带入k的Q定表达式的一部分(4096×Vref)/(4095×k)得到：
其中xmax为102，xmin为15，vh为3，vl为0，Vref＝3；
4)(4096×Vref)/(4095×k)的对应Q定位数为7位(即2的7次方为128)，结合k的Q定点表达式，求得k的Q定点位数为Q＝15-7＝8，因为数据表示的时候，考虑用16位表示，也就是2个字节，除去最高位的符号位，剩余可以利用的就只有15位了。
进一步地，在所述的步骤S3中，
以高度传感器在温度-55℃下标定的k＝0.02813314，带入Qk公式，得到Qk＝27292；
以高度传感器在温度-55℃下标定的b＝0.0076477，带入Qb公式，得到Qb＝83。
进一步地，将高度传感器温度[-55,70]以5℃为间隔，利用线性插值求得对应温度点的Qk和Qb。
进一步地，在所述的步骤S7中，计算得到Qx的具体公式为：
因此只要计算出Qk,Qb,通过硬件AD模块采集到N，带入即可计算出Qx，然后Qx/256即为实际的物理值(静压Kpa)。
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
(1)设vh、vl表示传感器标定电压的最高值和最小值，xmax和xmin表示传感器测量的最大值和最小值，分别带入v＝kx+b,得到:
vh＝kxmax+b (公式1)
vl＝kxmin+b (公式2)
公式2减公式1得到：
k＝(vh-vl)/(xmax-xmin) (公式3)
将公式3带入(4096×Vref)/(4095×k),得到：
只需要7位即可表示，所以k的Q＝15-7＝8(S1)；
(2)静压x的Q取8，b的Q取15(S2)；
(3)以传感器在-55度标定的k＝0.02813314,带入Qk公式，得到Qk＝27292(S3)；
(4)将传感器在-55度标定的b＝0.0076477，带入Qb公式，得到Qb＝83(S4)，将温度[-55,70]以5度为间隔，按步骤(3)和步骤(4)，求得每个温度点的Qk和Qb(S4)；
(5)采集当前温度值t，假设为t＝28度(S5)；
(6)判断温度是否超出边界(S6)，未超出，则采用线性插值计算该温度下的和Qk、Qb，
其中Qk25、Qb25和Qk30、Qb30分别是25度和30度的Qk、Qb(S8)；
(7)采集静压传感器N值，假设N＝3120(S9)；
(8)将N、Qk和Qb带入Qx计算公式，则
Qx＝Qk×(8N-Qb)/215＝27726×(8×3120-60)/215＝21068(S10)；
(9)静压Ps＝Qx/256＝82Kpa(S11)。
一种高度传感器的Q定点表示方法，包括：本方案将高度传感器物理值(浮点数)与高度传感器的电压值(浮点数)转换公式v＝kx+b，高度传感器电压值与AD值转换公式
本发明x的Q定点取值为8，k的Q定点取值根据高度传感器的取值范围(15Kpa～102Kpa)和静压传感器标定的电压范围(VL～VH)确定Q取值，B的Q定点取值为15；
本发明数据长度采用16位的Q定点表示，并将最高位作为符号位；
本发明根据当前温度，采用线性插值得到Qk和Qb；
本发明确定Q后，将采集的传感器的AD值带入计算公式即可得到最终传感器的Qx，除以256，得到传感器最终值。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种塔吊基础倾斜报警装置