由于科學技術的高速發(fā)展,航行器對導航要求越來越高,單一的形式的導航系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足導航的要求。組合導航系統(tǒng)就是通過特定的方法將兩種或者兩種以上的導航方式組合起來使用,使他們優(yōu)勢互補以獲得更好的導航性能。這樣的導航方式已經(jīng)成為導航領域主要的發(fā)展方向。本文將捷聯(lián)慣導系統(tǒng)(SINS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)組合起來,通過位置、速度組合方式和卡爾曼濾波算法完成組合導航系統(tǒng)的信息融合,得到高精度的導航信息。并提出基于DSP和FPGA的組合導航計算機設計方案來完成導航的解算和信息輸出。本文先對SINS和GPS兩種導航方式進行分析,確定兩者的組合方式采用速度、位置的組合,給出卡爾曼濾波算法的系統(tǒng)量測方程和狀態(tài)方程。論文根據(jù)SINS/GPS組合導航系統(tǒng)的要求,提出基于DSP/FPGA的組合導航計算機硬件平臺的總體設計方案。方案中用Altera公司的EP3C10E144A7型FPGA芯片完成導航信號的數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)緩沖以及外圍擴展模塊的通信;用TI公司的TMS320C6726型芯片作為處理器完成捷聯(lián)算法的解算和卡爾曼濾波。這樣安排能夠充分發(fā)揮DSP的運算能力,提高數(shù)據(jù)處理效率。本文著重研究了 DSP/F...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景與意義
    1.2 發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 組合導航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 導航算法的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 導航計算機的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要內(nèi)容
第2章 SINS/GPS組合導航系統(tǒng)的基本原理
    2.1 常用導航坐標系
    2.2 捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的基本原理及算法
        2.2.1 捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的數(shù)學平臺
        2.2.2 捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的計算模型
        2.2.3 捷聯(lián)算法
    2.3 GPS全球定位系統(tǒng)
        2.3.1 GPS定位的基本原理
        2.3.2 GPS定位的誤差分析
    2.4 SINS/GPS組合導航系統(tǒng)
    2.5 組合導航系統(tǒng)卡爾曼濾波算法
        2.5.1 離散卡爾曼濾波方程
        2.5.2 組合導航系統(tǒng)的狀態(tài)方程
        2.5.3 組合導航系統(tǒng)的量測方程
    2.6 本章小結
第3章 SINS/GPS導航計算機的硬件設計
    3.1 硬件電路總體設計
    3.2 光纖陀螺儀
    3.3 FPGA硬件電路設計
        3.3.1 FPGA芯片選擇
        3.3.2 FPGA軟核設計
        3.3.3 FPGA外圍電路的設計
    3.4 DSP硬件電路的設計
        3.4.1 DSP芯片的選擇
        3.4.2 DSP外圍電路設計
    3.5 信號采集模塊的設計
        3.5.1 光纖陀螺數(shù)據(jù)的采集
        3.5.2 加速度計數(shù)據(jù)的采集
        3.5.3 溫度數(shù)據(jù)的采集
        3.5.4 GPS數(shù)據(jù)
    3.6 本章小結
第4章 SINS/GPS導航計算機的軟件設計及系統(tǒng)仿真
    4.1 導航系統(tǒng)軟件的總體設計
    4.2 陀螺的數(shù)據(jù)采集軟件設計
    4.3 加速度計的數(shù)據(jù)采集軟件設計
    4.4 FPGA內(nèi)建雙口RAM程序設計
    4.5 系統(tǒng)仿真
        4.5.1 IMU數(shù)據(jù)發(fā)生器設計
            4.5.1.1 角速度計算算法
            4.5.1.2 加速度計算算法
            4.5.1.3 常見運動狀態(tài)
        4.5.2 捷聯(lián)算法仿真
            4.5.2.1 靜態(tài)仿真
            4.5.2.2 搖擺狀態(tài)仿真
        4.5.3 羅經(jīng)對準仿真
        4.5.4 逆向導航羅經(jīng)對準
            4.5.4.1 逆向導航算法
            4.5.4.2 逆向導航羅經(jīng)對準算法
            4.5.4.3 逆向導航羅經(jīng)對準仿真
        4.5.5 組合導航仿真
            4.5.5.1 位置組合仿真
            4.5.5.2 速度組合仿真
    4.6 本章小結
第5章 導航系統(tǒng)實驗及結果分析
    5.1 標定試驗
        5.1.1 加速度計標定
        5.1.2 陀螺標定
    5.2 靜態(tài)試驗
    5.3 轉臺搖擺試驗
    5.4 車載組合導航試驗
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3750355