SINS-GPS組合導(dǎo)航雙DSP硬件平臺的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、基于光纖陀螺的SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)作為導(dǎo)航領(lǐng)域新的發(fā)展方向，它不僅擁有光纖陀螺的全固態(tài)，壽命長，動態(tài)范圍大，瞬時(shí)啟動，結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，而且通過與GPS結(jié)合構(gòu)成組合導(dǎo)航系統(tǒng)克服了慣導(dǎo)系統(tǒng)固有的長期穩(wěn)定性差的問題，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。與此同時(shí)，其卓越的性能也使該系統(tǒng)對硬件平臺有較高的要求：1、高精度，系統(tǒng)算法中為保證精度數(shù)據(jù)類型主要為雙精度浮點(diǎn)數(shù)；2、速度快，系統(tǒng)中捷聯(lián)解算與卡爾曼濾波都屬于復(fù)雜算法，執(zhí)行起來耗資費(fèi)時(shí)；3、體積小

2、，光纖環(huán)為1000m的光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)僅為15cm的正方體，硬件平臺需嵌入其中；4、功耗低，硬件功耗產(chǎn)生的熱量對光纖陀螺性能將造成較大影響，所以設(shè)計(jì)出一款符合以上要求的硬件平臺對于組合導(dǎo)航系統(tǒng)至關(guān)重要。
　　 本文綜合考慮了組合導(dǎo)航系統(tǒng)對硬件平臺性能的各項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)了以雙DSP+FPGA為核心的硬件平臺，成功實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺的各種功能。文中采用了兩塊高性能DSP為運(yùn)算處理核心，輔以FPGA作為前端元件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功

3、能，為DSP擴(kuò)展串口資源。兩塊DSP分別承擔(dān)了捷聯(lián)慣導(dǎo)解算與組合卡爾曼濾波的功能，兩者通過同步串口通信達(dá)到協(xié)調(diào)工作。
　　 論文的內(nèi)容包括了組合導(dǎo)航系統(tǒng)電路板的硬件設(shè)計(jì)、芯片配置和控制程序設(shè)計(jì)。論文首先對組合導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了闡述，并介紹了捷聯(lián)慣導(dǎo)解算與卡爾曼濾波的算法原理。
　　 其次結(jié)合了實(shí)際工程項(xiàng)目并對比舊型號系統(tǒng)板，介紹了以新一代高性能雙DSP構(gòu)架的SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)板的設(shè)計(jì)思路，具體包括了系統(tǒng)板

4、集合的導(dǎo)航原始數(shù)據(jù)采集、導(dǎo)航數(shù)據(jù)解算以及導(dǎo)航信息發(fā)送等多項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)方式。其中原始數(shù)據(jù)采集包括了光纖陀螺數(shù)據(jù)、加速度計(jì)數(shù)據(jù)以及溫度數(shù)據(jù)的采集；而數(shù)據(jù)解算部分包括了捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)解算和卡爾曼濾波；導(dǎo)航信息發(fā)送則是指系統(tǒng)板把原始數(shù)據(jù)與導(dǎo)航參數(shù)發(fā)送給PC機(jī)終端。
　　 最后在已完成的硬件電路板基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了相應(yīng)軟件以完善和豐富組合導(dǎo)航系統(tǒng)板的各項(xiàng)功能。主要包括雙DSP間的同步串口通信、DSP的初始化程序、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始參數(shù)的在線修改、