来源：微计算机信息 作者：张征 赵建军 姚跃亭

    1 引言

    数据采集是信息处理的重要环节。在野外试验系统中，试验平台的姿态及运动状态信息测量对试验结果具有较大影响，因此，对试验平台的姿态信息进行实时采集具有现实意义。而且, 特别是对于导弹导引雷达等设备, 由于要求对现场信息实现实时测量和控制, 并且应用环境复杂,因而对数据采集系统的精度、便携性、可靠性与实时性具有较强要求。pc/104是嵌入式pc的机械电气标准[2]，它的制定为嵌入式应用提供了标准的系统平台，它继承了ibm－pc的开放式总线结构的优点，为工程师提供了标准的、高可靠的、功能强大的、使用方便的系统组件。本文详细论述了基于pc/104平台的姿态数据、gps定位信息采集系统的设计方案。

    2 系统硬件设计

    2.1 系统组成及功能

    采集系统在硬件上主要由地面固定站和便携式流动站组成。固定站包括：嵌入式控制计算机、多种姿态传感器、固态硬盘和数传系统；流动站包括：便携式手持机和数传电台等组成。系统组成如图1所示。[1]

    图1 系统组成框图

    地面固定站主要完成实时记录地面gps接收机的定位及姿态信息；记录便携式流动站的gps定位信息并进行实时显示[3][9]；对地面设备进行参数装订和系统设置，实时监控地面设备的工作状态，实时显示地面站和流动站的相对空间位置和姿态数据并送给试验设备；实时记录试验数据，试验结束后进行数据处理分析；打印试验数据、图形、曲线及分析结果。其组成为：（1）gps接收机；（2）无线传输设备；（3）电源模块；（4）控制计算机（地面固定站控制计算机）；（5）试验设备；（6）平台姿态传感器等。

    流动站主要完成实时记录并显示本站的gps定位信息[1]、姿态信息，将所得到的数据通过无线数传电台传输给地面固定站进行处理。其组成为：（1）gps接收机；（2）姿态传感器；（3）无线传输设备；（4）电源及天线系统；（5）控制计算机（流动站手持机）等。

    本系统主要用于精确测量试验设备载体和流动站的定位及姿态信息，通过无线数传设备进行通信，同时提供速度信息，导航信息，用以输出给试验设备。固定站和流动站无线传输采用半双工模式，速率为9600bps。

    2.2固定站控制计算机设计

    固定站系统组件中控制计算机是核心，经过分析，其外部数据输入/输出接口有：gps数据串行rs232输出1路，平台姿态传感器串行输出1路，无线传输设备串行输出1路，试验设备usb接口输出1路。

    在设计过程中按照便携式、模块化的思想，嵌入式计算机模块采用diamondsystems公司的athena模块，该模块有cpu子模块和数据获取子模块两部分组成，可以支持dos、linux、windows 98/nt/xp/2000、windows ce.net、vxwork等操作系统，cpu子模块包括128位图形加速卡，128m板载内存，支持udma33硬盘、最大可以安装512m电子盘，4个全功能rs-232，2个uart，2个异步口，4个usb 1.1接口。模块尺寸4.175英寸×4.475英寸。完全能够满足设计要求，且具有端口备份。

    2.3 其他部件的配置

    除控制计算机外，其他部件包括：固定站gps接收机、平台姿态传感器、无线传输设备和流动站手持机。

    1、gps接收机：固定站接收机选用novatel公司高性能双天线gps接收机 beelinetm 。该卡工作在l1频率，采用双gps天线，通过原始观测量来获取基线的方位和俯仰角度，同时能得到主天线的三维位置和速度信息。数据率最高可达5hz。流动站接收机选用garmin25 lp gps模块。

    2、平台姿态传感器：在地面固定站和流动站的姿态传感器选用crossbow公司出品的cxilt02e数字倾角传感器。该产品可提供360度范围的滚动角和