现在，水下渠道支架一般与船体固连在一同而水下渠道姿势的监测体系放在船上，这样会出现一个问题：监测到的渠道姿势数据是否反映渠道姿势实在数据。
为此规划了依据C8051F040水下渠道姿势监测电路，本监测电路和相关灵敏元件一同固连在水下渠道上。这样能更精确地反映出渠道姿势及相关数据。本体系提取姿势数据首要经过航姿陀螺体系，而该陀螺体系发动需求一个初始纬度和航向角才干进行解算出渠道实时的航向、横滚、俯仰。
1 体系硬件结构
依据C8051F040姿势监测电路体系部分由6个首要功用模块组成：电源模块、陀螺体系、深度传感器、GPS数据体系、单片机C8051F040和RS422串行通讯。电路体系结构框图如图1所示。
电路体系结构框图作业原理是首先将GPS数据的航向角、纬度经过串口RS232发送到控制器体系。控制器经提取转化将其纬度和航向角下载到陀螺体系作为初始发动值，一起对陀螺体系通讯办法进行设定。尔后陀螺体系能周期发送实时渠道姿势数据。深度数据由深度传感器经信号调度电路直接到C8051F040内部AD模块获得。控制器将这些数据经过RS422串行通讯接口守时发送出去。
1.1 GP8数据体系介绍
GPS数据体系功用是接纳经度、航向角、UTC时刻等信息，并经过RS232通讯口发送至单片机。经过集成的单板式结构的双频双体系定位定向板卡DB982，完成厘米级的定位精度，定向精度1°。单片机软件完成对GPS数据提取、数据转化以及数据下载到陀螺。
该体系的GPS数据体系由两个圆盘型天线以及数据承受处理器构成。数据承受处理器以0.2 s的周期向外发送GPS数据。
1.2 陀螺体系及运用介绍
该陀螺体系选用的光纤陀螺，其作业原理是依据萨格纳克(Sagnac)效应。萨格纳克效应是相对惯性空间滚动的闭环光路中所传达光的一种遍及的相关效应，即在同一闭合光路中从同一光源宣布的两束特征持平的光，以相反的方向进行传达，最终汇合到同一勘探点。
若绕垂直于闭合光路地点平面的轴线，相对惯性空间存在着滚动角速度，则正、反方向传达的光束走过的光程不同，就发生光程差，其光程差与旋转的角速度成正比。因而只需知道了光程差及与之相应的相位差的信息，即可得到旋转角速度。
该陀螺体系供电为24 V，通讯办法为CAN通讯。陀螺上电成功后经过相关CAN指令设置其相关的数据通讯办法，并初始化当时纬度和航向角后，陀螺体系将上传航向、横滚、俯仰等姿势数据。
1.3 深度传感器调度电路
深度传感器输出的电压信号，规模为0～5 V。因为单片机C8051F040的内部基准电压只能设置到2.4 V，为能确保其0～5 V模数转化，需进行电路调度。详细电路如图2所示。
VSD=(R71/R69)×(R50/R72)×V信号 (1)
将其理论数值核算到上式可得到
VSD=0.47×V信号 (2)
当模仿信号到达最大值5 V时，VSD经上式核算得到2.35 V小于其基准电压2.4 V故满意A/D转化要求。因而，可直接将VSD送到单片机C8051F040的A/D转化端。
在电阻精度挑选，为削减调度电路中电阻实践值误差形成理论核算值与实践数值之间的误差。依据式(1)核算，可挑选精度在1%的精细电阻。
1.4 防冲击牢靠RS422通讯电路
RS422选用的是差分传输办法，抗搅扰能力强，但若仅是简略的选用一般的规划计划。在恶劣的工业环境下仍会出现接口毛病乃至损坏，因而有必要从软硬件上面引进更多的抗搅扰、维护、侦错等办法来进步接口的牢靠性。本文考虑运用环境下RS422串口热拔插损坏的原理，在此基础上，供给一种RS422防冲击牢靠通讯电路。详细电路如图3所示。
RS422规范规则接纳器门限是为±200 mV，当当接纳器A电平比B电平高+200 mV以上时，输出为正逻辑，反之，则输出为负逻辑。但因为第三态的存在，即在主机在发端发完一个信息数据后，将总线置于第三态，即总线闲暇时没有任何信号驱动总线，使AB之间的电压在-200～+200 mV直至趋于0 V。这带来了一个问题：接纳器输出状况不确认，故应采纳必定不确认状况。通常是在总线上加偏置，当总线闲暇或开路时，运用偏置电阻将总线偏置在一个确认的状况(差分电压≥-200 mV)。
常见的RS422通讯接口只对低频率的共模搅扰有维护作用，关于频率很高的瞬态搅扰则无效。规划选用计划是旁路维护办法，运用瞬态按捺元件TVS将危害性的瞬态能量旁路到大地。
2 软件规划
整个软件规划是姿势及深度数据获取转发为中心。姿势数据获得需GPS体系数据的航向和纬度下载到陀螺体系后，陀螺数据经过CAN接口发送给单片机。深度数据经过发动A/D转化获得，将转化后的深度数据和陀螺姿势数据依照必定协议经过串口RS422发送出去，详细软件流程框图如图4所示。
体系软件规划首要包括5部分程序：软件初始化装备程序、RS232串口数据提取程序、CAN通讯数据程序、深度A/D转化程序、RS422串口数据发送程序。
2.1 GPS数据提取程序规划
GPS数据体系的数据分较多品种，其他类型的数据不包括有航向和纬度值，只要“$GGCX”最初的数据标明该组数据才有用。因而针对体系需求，处理“$GGCX”最初的数据即可。“$GGCX”数据是以字符串办法出现，为此接纳“$GGCX”数据后，需将其对应的字符串转化成数值。“$GGCX”数据中纬度是否有用，航向是否有用，需求提取出纬度和航向一起有用的数据，纬度和航向是否有用的标识在第11个逗号后边的一个数字表明(0表明数据无效;1表明纬度或航向有用;2表明纬度和航向一起有用)。
2.2 姿势数据程序规划
姿势数据是经过CAN通讯设置陀螺体系相应的数据格式及发送办法。陀螺体系上电后，等候30 s后发一个暂停的信息。
GPS数据提取中，一旦发现纬度和航向一起有用时，将其对应标识置位并将其航向和纬度提取出来。再经过CAN将其航向和纬度发送到陀螺体系中再发送一帧发动的指令即可。尔后陀螺体系便以0.2 s的周期发送渠道的航向角、横滚角、俯仰角。
2.3 深度数据获取程序规划
依据实践运用情况能够直接运用C8051F040器材内部集成的12位A/D模块进行转化。A/D模块转化发动办法选用相应的守时器溢出发动。为确保转化正确性将其转化10次取其平均值作为其一次深度数值。
最终将陀螺体系的姿势数据和深度值依照必定的协议经过串行通讯接口RS422以0.5 s的周期发送出去。
3 结束语
该电路既有模仿电路又有数字电路部分，因而电路规划考虑数字地与模仿地分隔。数字地与模仿地选用单点衔接，这样在进行模仿转化过程中也发现转化的深度值最大误差有8 m。调试发现模仿地有许多杂波，处理办法是在模仿地与外壳之间加一个耐压500 V，0.1μF的聚酯%&&&&&%，经处理后深度值误差下降约0.3 m。
该电路规划已运用到某渠道姿势数据监测中，并成功运用某型水下开释实验中，实验获得较好的作用。
