基于MEMS傳感器的姿態(tài)解算的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)中的姿態(tài)解算大部分基本上是使用單片機(jī)、ARM、DSP、或者FPGA里的軟核處理器及硬核處理器等來(lái)實(shí)現(xiàn)，在處理的速度上受到一定的限制，一些處理過(guò)程不能同時(shí)進(jìn)行，影響到姿態(tài)解算的速度。本文主要對(duì)姿態(tài)解算的全數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了研究，提出了一種利用FPGA來(lái)進(jìn)行姿態(tài)解算的實(shí)現(xiàn)方案，希望可以提高姿態(tài)解算的處理速度及數(shù)據(jù)的可靠性。
　　本設(shè)計(jì)利用FPGA的硬件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)并行和流水線等結(jié)構(gòu)；根據(jù)FPGA的數(shù)字邏輯特性，選擇

2、了比較合適的姿態(tài)解算實(shí)現(xiàn)方式。主要包括：傳感器數(shù)據(jù)采集電路部分、信息融合部分、姿態(tài)解算部分、上位機(jī)通信等部分。通過(guò)對(duì)比互補(bǔ)濾波和卡爾曼濾波兩種數(shù)據(jù)融合方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)FPGA的數(shù)字邏輯的特點(diǎn)選擇了互補(bǔ)濾波的濾波方法；采用流水線的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) CORDIC算法，提高了計(jì)算速度；確定了使用四元數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)姿態(tài)解算，提高了解算的準(zhǔn)確性和開(kāi)發(fā)效率；結(jié)合互補(bǔ)濾波算法和四元數(shù)法對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理并實(shí)現(xiàn)FPGA與上位機(jī)通信。
　　通過(guò)邏輯分析