原文传递
光纤罗经中嵌入式导航计算机系统的设计与实现
| 论文题名： | 光纤罗经中嵌入式导航计算机系统的设计与实现 |
| 关键词： | 船用光纤罗经;导航计算机;架构设计;自对准算法 |
| 摘要： | 目前，船用惯导系统正处在重要的历史变革时期，开展船用高精度光纤罗经系统的相关技术研究，实现具有工程实用价值的导航计算机系统设计，具有重要的现实意义。随着导航技术的快速发展，对导航系统信息处理的核心——导航计算机提出了更高的要求，本文在分析国内外导航计算机研究现状的基础上，设计了基于DSP和FPGA导航计算机总体方案，利用DSP强大的数字运算处理能力来完成捷联惯导的导航解算，而FPGA主要负责信号的采集以及与上位机通信等工作。 本课题选用Xilinx FPGA、TI高性能TMS320C6748DSP以及惯性传感器（光纤陀螺、石英挠性加速度计），设计并实现了一种能够用于海上导航的光纤罗经系统。具体内容包括: (1)完成光纤罗经导航系统总体方案设计。针对导航计算机的处理能力、功耗、体积等要求，并根据实际工程的需求，本文以TMS320C6748型DSP和Spartan-6型FPGA为主器件，辅以外围芯片，设计了导航计算机系统的硬件电路平台。其中DSP专注于导航解算，FPGA完成数据采集，数据处理以及通信等功能。 (2)根据搭建完成的硬件，完成导航计算机的软件设计。分别完成对陀螺、加速度计采样，完成对温度的采样。针对该导航计算机系统多路输入信号的特点，利用FPGA分别设计了不同的处理方式，并将处理后的数据通过数据总线传递给DSP进行导航解算，利用SYS/BIOS操作系统完成DSP的驱动设计以及二级BOOT设计。 (3)光纤罗经系统的自对准算法分析。首先对罗经回路、罗经参数选择进行推导，然后完成了捷联光纤罗经对准的设计。 (4)对光纤罗经导航计算机系统进行试验验证。首先对惯性测量单元进行误差补偿，然后通过三轴转台试验和海上航行试验验证系统的稳定性和可靠性。结果表明设计的基于FPGA和DSP的光纤罗经导航计算机平台性能良好，能够满足光纤陀螺罗经导航系统的高性能、低功耗的需求。经试验验证，光纤罗经静态航向对准精度≤0.06°，动态航向对准精度≤0.11°。 |
| 作者： | 杨威 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 何昆鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
