組合導(dǎo)航是一種將衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）或其他導(dǎo)航系統(tǒng)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）結(jié)合的導(dǎo)航系統(tǒng),克服了單一導(dǎo)航系統(tǒng)的局限性,具有環(huán)境適應(yīng)能力強、精度高、實時性強等優(yōu)點,被廣泛地應(yīng)用于航空航天以及軍事領(lǐng)域。本文以衛(wèi)星導(dǎo)航與MIMU組合為背景,開展了雙天線/MIMU組合系統(tǒng)信息處理平臺研究,其主要研究內(nèi)容和成果如下:給出了雙天線/MIMU組合導(dǎo)航信息處理平臺整體架構(gòu),以FPGA作為數(shù)據(jù)預(yù)處理核心、DSP作為數(shù)據(jù)運算核心、MCU作為數(shù)據(jù)記錄核心的架構(gòu)。設(shè)計了FPGA內(nèi)部各功能模塊,實現(xiàn)了雙天線/MIMU組合導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)的實時采集和授時功能,實現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化,為DSP提供數(shù)據(jù)接口。完成了DSP軟件設(shè)計。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時讀取和組合導(dǎo)航結(jié)果輸出等功能。設(shè)計了以MCU為核心的數(shù)據(jù)記錄儀,用于記錄調(diào)試數(shù)據(jù)以及結(jié)果數(shù)據(jù),完成了SD卡底層驅(qū)動設(shè)計、文件系統(tǒng)移植、DMA管理等軟件設(shè)計。設(shè)計了雙天線/MIMU組合導(dǎo)航信息處理平臺多種驗證實驗。實驗結(jié)果表明,該信息處理平臺能夠準(zhǔn)確接收數(shù)據(jù)、實時傳遞數(shù)據(jù)、穩(wěn)定存儲數(shù)據(jù),性能穩(wěn)定可靠,滿足組合導(dǎo)航需求。 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

加拿大女王大學(xué)組合導(dǎo)航信息處理平臺

圖 1-2 美國馬里蘭大學(xué)帕克分校飛行器控制系統(tǒng)1.3 本文研究內(nèi)容本文分析了 MIMU 與雙 GNSS 天線組合導(dǎo)航等相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外研究動態(tài)，結(jié)合MIMU 的誤差問題和磁力計易受干擾的問題，提出了一種雙天線/MIMU 組合導(dǎo)航方案，根據(jù)組合導(dǎo)航的功能和性能需求，結(jié)合系統(tǒng)的應(yīng)用背景以及國內(nèi)外主流的設(shè)計方案，研究了以 FPGA+DSP+MCU 架構(gòu)為核心的信息處理平臺設(shè)計，為旋轉(zhuǎn)調(diào)制和雙天線測向設(shè)計了一套完整的信息處理平臺，包括了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解算以及數(shù)據(jù)記錄三大功能。實現(xiàn)了串口通訊、編碼器脈沖采樣、傳感器數(shù)據(jù)授時、龐大的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳感器數(shù)據(jù)交互、FATfs 文件系統(tǒng)移植、SD 卡底層驅(qū)動、DMA 雙緩沖模式等技術(shù)和方法。完成了組合導(dǎo)航信息處理平臺的整體方案設(shè)計與軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)了組合導(dǎo)航信息處理平臺的功能和需求。本文將從信息處理平臺的總體設(shè)計要求出發(fā)，分析信息處理平臺數(shù)據(jù)預(yù)處理核心FPGA 的硬件設(shè)計、信息處理平臺的軟件設(shè)計等部分。文章共分為六章，具體內(nèi)容安排如下：

2018 年 4 月，為測試 GPS 系統(tǒng)信息處理平臺的數(shù)據(jù)采集能力，在南京市東南大學(xué)中心樓樓頂進(jìn)行了 2 個小時的數(shù)據(jù)采集驗證實驗，通過傳感器離線數(shù)據(jù)與 DSP 獲取的數(shù)據(jù)比較，驗證 GPS 系統(tǒng)信息處理平臺的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和實時性。實驗系統(tǒng)如圖 5-1 所示。圖 5-1 GPS 實驗系統(tǒng)圖 5-1 中，（1）和（2）是雙天線/MIMU 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的 GNSS 雙天線；（3）為雙天線/MIMU 組合導(dǎo)航信息處理平臺的信息處理單元，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理核心 FPGA、數(shù)據(jù)運算核心 DSP、GPS 導(dǎo)航板卡、MIMU 以及一些硬件電路；（4）是數(shù)據(jù)記錄儀。GPS 系統(tǒng)處理平臺數(shù)據(jù)采集驗證實驗共記錄了三路數(shù)據(jù)：MIMU+旋轉(zhuǎn)機構(gòu)角度原始數(shù)據(jù)，GPS 導(dǎo)航報文原始數(shù)據(jù)，DSP 獲取的傳感器數(shù)據(jù)。實驗選擇 GPS 信號不易被遮蔽的樓頂進(jìn)行，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以一定的速度做正反轉(zhuǎn)運動，使用數(shù)據(jù)記錄儀記錄平臺輸出的


本文編號：2975795