【摘要】：目前,船用慣導(dǎo)系統(tǒng)正處在重要的歷史變革時期,開展船用高精度光纖羅經(jīng)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)研究,實現(xiàn)具有工程實用價值的導(dǎo)航計算機系統(tǒng)設(shè)計,具有重要的現(xiàn)實意義。隨著導(dǎo)航技術(shù)的快速發(fā)展,對導(dǎo)航系統(tǒng)信息處理的核心——導(dǎo)航計算機提出了更高的要求,本文在分析國內(nèi)外導(dǎo)航計算機研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,設(shè)計了基于DSP和FPGA導(dǎo)航計算機總體方案,利用DSP強大的數(shù)字運算處理能力來完成捷聯(lián)慣導(dǎo)的導(dǎo)航解算,而FPGA主要負責(zé)信號的采集以及與上位機通信等工作。本課題選用Xilinx FPGA、TI高性能TMS320C6748 DSP以及慣性傳感器(光纖陀螺、石英撓性加速度計),設(shè)計并實現(xiàn)了一種能夠用于海上導(dǎo)航的光纖羅經(jīng)系統(tǒng)。具體內(nèi)容包括:(1)完成光纖羅經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)總體方案設(shè)計。針對導(dǎo)航計算機的處理能力、功耗、體積等要求,并根據(jù)實際工程的需求,本文以TMS320C6748型DSP和Spartan-6型FPGA為主器件,輔以外圍芯片,設(shè)計了導(dǎo)航計算機系統(tǒng)的硬件電路平臺。其中DSP專注于導(dǎo)航解算,FPGA完成數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)處理以及通信等功能。(2)根據(jù)搭建完成的硬件,完成導(dǎo)航計算機的軟件設(shè)計。分別完成對陀螺、加速度計采樣,完成對溫度的采樣。針對該導(dǎo)航計算機系統(tǒng)多路輸入信號的特點,利用FPGA分別設(shè)計了不同的處理方式,并將處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳遞給DSP進行導(dǎo)航解算,利用SYS/BIOS操作系統(tǒng)完成DSP的驅(qū)動設(shè)計以及二級BOOT設(shè)計。(3)光纖羅經(jīng)系統(tǒng)的自對準算法分析。首先對羅經(jīng)回路、羅經(jīng)參數(shù)選擇進行推導(dǎo),然后完成了捷聯(lián)光纖羅經(jīng)對準的設(shè)計。(4)對光纖羅經(jīng)導(dǎo)航計算機系統(tǒng)進行試驗驗證。首先對慣性測量單元進行誤差補償,然后通過三軸轉(zhuǎn)臺試驗和海上航行試驗驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。結(jié)果表明設(shè)計的基于FPGA和DSP的光纖羅經(jīng)導(dǎo)航計算機平臺性能良好,能夠滿足光纖陀螺羅經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)的高性能、低功耗的需求。經(jīng)試驗驗證,光纖羅經(jīng)靜態(tài)航向?qū)示取?.06°,動態(tài)航向?qū)示取?.11°。
【圖文】：

第 1 章 緒論、低功耗、小體積以及多通信接口等要求，從而使其不能適P 和單片機的導(dǎo)航計算機�；� ARM 或 DSP 單一處理器的導(dǎo)簡單，而且實現(xiàn)比較方便，但此類導(dǎo)航計算機不能滿足導(dǎo)航度、低功耗以及多數(shù)據(jù)通信接口等方面不是十分理想。為適以“數(shù)字信號處理器+微控制器”結(jié)構(gòu)的導(dǎo)航計算機開始出以 DSP 為核心處理器，主要負責(zé)導(dǎo)航解算，而單片機作為主要工作就是進行數(shù)據(jù)采集和與外設(shè)通信。聲光技術(shù)研究所設(shè)計了一種基于 DSP 和 AVR 單片機的主從式SP 主要完成數(shù)據(jù)處理和導(dǎo)航算法的運算，AVR 單片機主要能，兩種 CPU 各自充分發(fā)揮自己的特點，協(xié)同工作，出色，其組成框圖圖圖 1.2 所示。該計算機所選用的 DSP 芯片是 T螺捷聯(lián)制導(dǎo)系統(tǒng)，。

第 2 章 系統(tǒng)總體構(gòu)成及計算機硬件設(shè)計了能夠?qū)崟r完成海上艦船的導(dǎo)航，本課題設(shè)計了一款穩(wěn)定可靠的嵌入式導(dǎo)航計算現(xiàn)導(dǎo)航信息采集與解算，下面將詳細介紹系統(tǒng)的總體構(gòu)成和計算機硬件電路設(shè)計統(tǒng)總體構(gòu)成課題所設(shè)計的光纖陀螺羅經(jīng)系統(tǒng)主要由慣性傳感器（3 只光纖陀螺和 3 只石英撓度計），主控嵌入式導(dǎo)航計算機、GPS 接收機、顯控、對外接口及電源模塊等組統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。螺采用實驗室生產(chǎn)加工的光纖陀螺，加速度計采用的是北京航天時代的石英撓性計，其精度高、啟動快、以電流形式輸出、環(huán)境適應(yīng)性好。GPS 接收機采用 Trimbl BD930 模塊，其定位精度高。顯控采用的是 Sperry Marine 公司 NAVIGAT 210經(jīng)的顯控。主控導(dǎo)航計算機主要由 FPGA 和 DSP 組成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由 FPGA感器數(shù)據(jù)的采集，高速度的 DSP 芯片主要負責(zé)導(dǎo)航濾波解算，，兩者之間通過 進行數(shù)據(jù)通信。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U666.12

【參考文獻】

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1 王健;;SINS/CNS/GNSS組合導(dǎo)航計算機系統(tǒng)研究[J];現(xiàn)代導(dǎo)航;2015年01期

2 張波;賈宏光;儲海榮;;基于UKF的MEMS捷聯(lián)慣導(dǎo)傳遞對準方法[J];計算機仿真;2015年01期

3 晏細蘭;謝景明;熊茂華;;基于FPGA和VHDL的高精度數(shù)字頻率計研究與設(shè)計[J];計算機光盤軟件與應(yīng)用;2014年15期

4 閆捷;徐曉蘇;李瑤;王立輝;;基于DSP與FPGA的嵌入式組合導(dǎo)航計算機系統(tǒng)設(shè)計[J];測控技術(shù);2013年12期

5 白亮;嚴恭敏;朱啟舉;田榮軍;;里程計輔助的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)研究[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2013年06期

6 陳文蓉;李杰;蔣竅;劉俊;陳偉;陳簫;;基于FPGA和DSP的嵌入式導(dǎo)航計算機的設(shè)計[J];計算機測量與控制;2012年12期

7 林雪原;;多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)的兩級分布式融合算法研究[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2012年03期

8 潘慶革;;基于TMS320C672X系列DSP處理器BootLoader設(shè)計[J];科技資訊;2011年29期

9 龔柏春;李歲勞;顏開思;馬戎;;基于DSP和ARM的車載組合導(dǎo)航計算機設(shè)計[J];測控技術(shù);2011年07期

10 程龍;周樹道;葉松;王俊;王彥杰;;無人機導(dǎo)航技術(shù)及其特點分析[J];飛航導(dǎo)彈;2011年02期

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1 徐博;艦船高精度光纖捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

2 韓軍良;光纖陀螺的誤差分析、建模及濾波研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

3 李迪;基于光纖陀螺船用捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

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1 王永鵬;基于FPGA的設(shè)備狀態(tài)采集與聯(lián)鎖保護系統(tǒng)[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所);2017年

2 蔡云;AIS信號接收解調(diào)算法研究與實現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2016年

3 馬倩;基于SYS/BIOS的彈載SAR并行處理研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

4 楊晶;基于FPGA的UART接口協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

5 湯敏;基于SYS_BIOS的伺服控制實時操作系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2013年

6 孫文;多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2013年

7 李凱;基于TMS320C6748高速DSP信號處理模塊設(shè)計[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 伊龍;光纖陀螺組合信號處理技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2013年

9 張兆亮;嵌入式導(dǎo)航計算機系統(tǒng)設(shè)計與工程實現(xiàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

10 付建偉;基于OMAP-L138的數(shù)字示波器微處理器數(shù)字系統(tǒng)硬件設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2011年

本文編號：2688860