基于嵌入式技術的高精度組合導航技術的研究
發(fā)布時間:2021-03-28 12:56
隨著科學技術的發(fā)展,導航系統(tǒng)技術在軍事武器中的應用越來越廣泛,在海軍導彈武器發(fā)射平臺上也有應用。本文直接目的是研究開發(fā)一個艦載導彈垂直發(fā)射系統(tǒng)局部基準的核心接口處理電路板,系統(tǒng)接口處理電路接口板形式多種多樣且可以與艦載船舶里程表、全球定位衛(wèi)星導航系統(tǒng)Global PositioningSystem(以下簡稱GPS)、捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)Strapdown Inertial Navigation System(以下簡稱SINS)、轉臺和管理機通信,經過數據融合過程中所需的命令解析后,將各種數據發(fā)送到各種武器控制平臺。本文首先分析了其中一種組合導航方式,即SINS和GPS的組合導航。并確定本系統(tǒng)采用松散的位置、速度組合導航算法,設計給出了其數據處理方法——基于卡爾曼濾波濾波的狀態(tài)方程和測量方程的數據融合算法。其次,針對組合慣性導航系統(tǒng)板卡與各個武器控制平臺的不同接口需求,本文著重闡述了核心電路的工程實現(xiàn)。本設計中將整個系統(tǒng)的硬件電路采取分模塊的方法,設計了以DSP芯片和FPGA芯片為核心控制處理器的電路。圍繞DSP和FPGA的核心電路設計了基于高級數據鏈路控制High-Level Data L...
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】:80 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題背景和研究目的與意義
1.2 嵌入式技術的應用
1.3 國外系統(tǒng)發(fā)展情況
1.4 本文主要研究內容
第2章 組合導航模型
2.1 引言
2.2 組合導航信息融合技術
2.2.1 信息融合技術的一般原理
2.2.2 卡爾曼濾波器原理
2.2.3 組合導航系統(tǒng)的狀態(tài)方程
2.3 GPS/SINS 組合導航系統(tǒng)
2.3.1 松散組合
2.3.2 緊密組合
2.3.3 深度組合
2.4 本章小結
第3章 系統(tǒng)設計
3.1 引言
3.2 需求分析
3.3 嵌入式組合導航電路架構設計
3.3.1 FPGA 器件選型及設計
3.3.2 DSP 器件選型及設計
3.4 武控臺的接口電路設計
3.5 協(xié)調管理機的接口電路設計
3.6 轉臺控制板的接口電路設計
3.7 慣組 DSP 板的接口電路設計
3.8 載艦的接口電路設計
3.9 GPS 定位導航模塊設計
3.10 MPU6050 模塊電路設計
3.11 本章小結
第4章 系統(tǒng)硬件電路設計
4.1 前言
4.2 外擴 SDRAM 接口電路
4.3 電源供給電路
4.3.1 系統(tǒng)功耗計算
4.3.2 電源電路設計
4.4 SD 卡電路設計
4.5 RS232 電路設計
4.6 RS422 電路設計
4.7 以太網口控制電路設計
4.8 HDLC 電路設計
4.9 本章小結
第5章 系統(tǒng)軟件設計
5.1 引言
5.2 組合慣性導航系統(tǒng)軟件體系架構
5.3 NiosII 嵌入式軟核設計
5.3.1 NiosII 嵌入式處理器
5.3.2 NiosII 嵌入式處理器特點
5.3.3 NiosII 嵌入式開發(fā)工具
5.3.4 NiosII 開發(fā)流程
5.4 DSP 設計
5.4.1 TMS320C6713 處理器簡介
5.4.2 CCS 集成開發(fā)工具
5.4.3 DSP 設計開發(fā)流程
5.5 GPS 定位導航驅動設計
5.6 MPU6050 驅動設計
5.7 SDRAM 接口驅動設計
5.8 SD 卡接口驅動設計
5.9 DSP 數據融合算法設計
5.10 UART 串口驅動設計
5.11 以太網接口驅動設計
5.11.1 以太網接口與 FPGA 器件的通訊
5.11.2 以太網接口與維護計算機通訊
5.12 增強型 USART IP 設計
5.13 HDLC 接口驅動設計
5.14 本章小結
第6章 系統(tǒng)軟硬件測試
6.1 引言
6.2 UART 串口調試
6.3 SDRAM 控制器調試
6.4 DM9000 以太網口控制器調試
6.5 SD 卡控制器調試
6.6 MPU6050 模塊調試
6.7 JS71175 電路調試
6.8 系統(tǒng)供電電路調試
6.9 跑車試驗
6.10 本章小結
結論
參考文獻
致謝
個人簡歷
【參考文獻】:
期刊論文
[1]射頻IC卡收費終端原理與開發(fā)設計[J]. 李躍輝. 農業(yè)網絡信息. 2013(04)
[2]三維感光音樂播放器[J]. 王明軒,熊鳴. 硅谷. 2012(18)
[3]捷聯(lián)慣導系統(tǒng)/里程計高精度緊組合導航算法[J]. 肖烜,王清哲,程遠,付夢印,劉彤. 兵工學報. 2012(04)
[4]GPS與慣性導航系統(tǒng)的組合應用研究[J]. 樊宇,程全. 制造業(yè)自動化. 2012(03)
[5]基于GPS/GPRS的嵌入式車載終端的設計與實現(xiàn)[J]. 鄒衡君,王春榮,孫天奇,張宗江. 硅谷. 2011(06)
[6]基于GPS的數據采集處理系統(tǒng)設計[J]. 馬蘭,袁衛(wèi). 現(xiàn)代電子技術. 2010(15)
[7]慣性導航技術的新進展及發(fā)展趨勢[J]. 張炎華,王立端,戰(zhàn)興群,翟傳潤. 中國造船. 2008(S1)
[8]導彈垂直發(fā)射出筒過程中通氣空泡流研究[J]. 劉筠喬,魯傳敬,李杰,曹嘉怡. 水動力學研究與進展A輯. 2007(05)
[9]船用慣性/地磁導航系統(tǒng)信息融合策略與性能[J]. 穆華,任治新,胡小平,馬宏緒. 中國慣性技術學報. 2007(03)
[10]潛射導彈水下垂直自拋發(fā)射過程研究[J]. 曹嘉怡,魯傳敬,李杰,吳磊. 水動力學研究與進展(A輯). 2006(06)
碩士論文
[1]雙軸旋轉式光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的誤差特性研究[D]. 李仔冰.哈爾濱工程大學 2011
[2]基于DSP的GPS/SINS組合導航系統(tǒng)研究[D]. 楊延亮.南京理工大學 2009
[3]水下滑翔機GPS/SINS組合導航系統(tǒng)研究[D]. 黃海洋.哈爾濱工程大學 2009
[4]基于FPGA的視頻圖像傳輸的設計與實現(xiàn)[D]. 劉杰.華中科技大學 2007
[5]衛(wèi)星圖像處理算法研究及其硬件實現(xiàn)[D]. 全升學.北京郵電大學 2007
[6]光纖陀螺組合導航數字信號處理系統(tǒng)研究[D]. 張成.哈爾濱工程大學 2006
[7]基于邊界掃描的內建自測試技術及其應用[D]. 謝天助.重慶大學 2005
[8]DSP在INS/GPS組合導航系統(tǒng)中的應用[D]. 黎玉剛.西北工業(yè)大學 2005
[9]捷聯(lián)慣導算法及車載組合導航系統(tǒng)研究[D]. 嚴恭敏.西北工業(yè)大學 2004
[10]組合導航技術研究及船載天線穩(wěn)定系統(tǒng)設計[D]. 林曉.南京理工大學 2003
本文編號:3105597
【文章來源】:哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】:80 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題背景和研究目的與意義
1.2 嵌入式技術的應用
1.3 國外系統(tǒng)發(fā)展情況
1.4 本文主要研究內容
第2章 組合導航模型
2.1 引言
2.2 組合導航信息融合技術
2.2.1 信息融合技術的一般原理
2.2.2 卡爾曼濾波器原理
2.2.3 組合導航系統(tǒng)的狀態(tài)方程
2.3 GPS/SINS 組合導航系統(tǒng)
2.3.1 松散組合
2.3.2 緊密組合
2.3.3 深度組合
2.4 本章小結
第3章 系統(tǒng)設計
3.1 引言
3.2 需求分析
3.3 嵌入式組合導航電路架構設計
3.3.1 FPGA 器件選型及設計
3.3.2 DSP 器件選型及設計
3.4 武控臺的接口電路設計
3.5 協(xié)調管理機的接口電路設計
3.6 轉臺控制板的接口電路設計
3.7 慣組 DSP 板的接口電路設計
3.8 載艦的接口電路設計
3.9 GPS 定位導航模塊設計
3.10 MPU6050 模塊電路設計
3.11 本章小結
第4章 系統(tǒng)硬件電路設計
4.1 前言
4.2 外擴 SDRAM 接口電路
4.3 電源供給電路
4.3.1 系統(tǒng)功耗計算
4.3.2 電源電路設計
4.4 SD 卡電路設計
4.5 RS232 電路設計
4.6 RS422 電路設計
4.7 以太網口控制電路設計
4.8 HDLC 電路設計
4.9 本章小結
第5章 系統(tǒng)軟件設計
5.1 引言
5.2 組合慣性導航系統(tǒng)軟件體系架構
5.3 NiosII 嵌入式軟核設計
5.3.1 NiosII 嵌入式處理器
5.3.2 NiosII 嵌入式處理器特點
5.3.3 NiosII 嵌入式開發(fā)工具
5.3.4 NiosII 開發(fā)流程
5.4 DSP 設計
5.4.1 TMS320C6713 處理器簡介
5.4.2 CCS 集成開發(fā)工具
5.4.3 DSP 設計開發(fā)流程
5.5 GPS 定位導航驅動設計
5.6 MPU6050 驅動設計
5.7 SDRAM 接口驅動設計
5.8 SD 卡接口驅動設計
5.9 DSP 數據融合算法設計
5.10 UART 串口驅動設計
5.11 以太網接口驅動設計
5.11.1 以太網接口與 FPGA 器件的通訊
5.11.2 以太網接口與維護計算機通訊
5.12 增強型 USART IP 設計
5.13 HDLC 接口驅動設計
5.14 本章小結
第6章 系統(tǒng)軟硬件測試
6.1 引言
6.2 UART 串口調試
6.3 SDRAM 控制器調試
6.4 DM9000 以太網口控制器調試
6.5 SD 卡控制器調試
6.6 MPU6050 模塊調試
6.7 JS71175 電路調試
6.8 系統(tǒng)供電電路調試
6.9 跑車試驗
6.10 本章小結
結論
參考文獻
致謝
個人簡歷
【參考文獻】:
期刊論文
[1]射頻IC卡收費終端原理與開發(fā)設計[J]. 李躍輝. 農業(yè)網絡信息. 2013(04)
[2]三維感光音樂播放器[J]. 王明軒,熊鳴. 硅谷. 2012(18)
[3]捷聯(lián)慣導系統(tǒng)/里程計高精度緊組合導航算法[J]. 肖烜,王清哲,程遠,付夢印,劉彤. 兵工學報. 2012(04)
[4]GPS與慣性導航系統(tǒng)的組合應用研究[J]. 樊宇,程全. 制造業(yè)自動化. 2012(03)
[5]基于GPS/GPRS的嵌入式車載終端的設計與實現(xiàn)[J]. 鄒衡君,王春榮,孫天奇,張宗江. 硅谷. 2011(06)
[6]基于GPS的數據采集處理系統(tǒng)設計[J]. 馬蘭,袁衛(wèi). 現(xiàn)代電子技術. 2010(15)
[7]慣性導航技術的新進展及發(fā)展趨勢[J]. 張炎華,王立端,戰(zhàn)興群,翟傳潤. 中國造船. 2008(S1)
[8]導彈垂直發(fā)射出筒過程中通氣空泡流研究[J]. 劉筠喬,魯傳敬,李杰,曹嘉怡. 水動力學研究與進展A輯. 2007(05)
[9]船用慣性/地磁導航系統(tǒng)信息融合策略與性能[J]. 穆華,任治新,胡小平,馬宏緒. 中國慣性技術學報. 2007(03)
[10]潛射導彈水下垂直自拋發(fā)射過程研究[J]. 曹嘉怡,魯傳敬,李杰,吳磊. 水動力學研究與進展(A輯). 2006(06)
碩士論文
[1]雙軸旋轉式光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的誤差特性研究[D]. 李仔冰.哈爾濱工程大學 2011
[2]基于DSP的GPS/SINS組合導航系統(tǒng)研究[D]. 楊延亮.南京理工大學 2009
[3]水下滑翔機GPS/SINS組合導航系統(tǒng)研究[D]. 黃海洋.哈爾濱工程大學 2009
[4]基于FPGA的視頻圖像傳輸的設計與實現(xiàn)[D]. 劉杰.華中科技大學 2007
[5]衛(wèi)星圖像處理算法研究及其硬件實現(xiàn)[D]. 全升學.北京郵電大學 2007
[6]光纖陀螺組合導航數字信號處理系統(tǒng)研究[D]. 張成.哈爾濱工程大學 2006
[7]基于邊界掃描的內建自測試技術及其應用[D]. 謝天助.重慶大學 2005
[8]DSP在INS/GPS組合導航系統(tǒng)中的應用[D]. 黎玉剛.西北工業(yè)大學 2005
[9]捷聯(lián)慣導算法及車載組合導航系統(tǒng)研究[D]. 嚴恭敏.西北工業(yè)大學 2004
[10]組合導航技術研究及船載天線穩(wěn)定系統(tǒng)設計[D]. 林曉.南京理工大學 2003
本文編號:3105597
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