組合導航是一種將衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）或其他導航系統(tǒng)與慣性導航系統(tǒng)（INS）結合的導航系統(tǒng),克服了單一導航系統(tǒng)的局限性,具有環(huán)境適應能力強、精度高、實時性強等優(yōu)點,被廣泛地應用于航空航天以及軍事領域。本文以衛(wèi)星導航與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,其主要研究內容和成果如下:給出了雙天線/MIMU組合導航信息處理平臺整體架構,以FPGA作為數(shù)據(jù)預處理核心、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。設計了FPGA內部各功能模塊,實現(xiàn)了雙天線/MIMU組合導航系統(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)的轉化,為DSP提供數(shù)據(jù)接口。完成了DSP軟件設計。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時讀取和組合導航結果輸出等功能。設計了以MCU為核心的數(shù)據(jù)記錄儀,用于記錄調試數(shù)據(jù)以及結果數(shù)據(jù),完成了SD卡底層驅動設計、文件系統(tǒng)移植、DMA管理等軟件設計。設計了雙天線/MIMU組合導航信息處理平臺多種驗證實驗。實驗結果表明,該信息處理平臺能夠準確接收數(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,滿足組合導航需求。 

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

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

加拿大女王大學組合導航信息處理平臺

圖 1-2 美國馬里蘭大學帕克分校飛行器控制系統(tǒng)1.3 本文研究內容本文分析了 MIMU 與雙 GNSS 天線組合導航等相關領域的國內外研究動態(tài)，結合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 組合導航方案，根據(jù)組合導航的功能和性能需求，結合系統(tǒng)的應用背景以及國內外主流的設計方案，研究了以 FPGA+DSP+MCU 架構為核心的信息處理平臺設計，為旋轉調制和雙天線測向設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)轉換、傳感器數(shù)據(jù)交互、FATfs 文件系統(tǒng)移植、SD 卡底層驅動、DMA 雙緩沖模式等技術和方法。完成了組合導航信息處理平臺的整體方案設計與軟硬件設計，實現(xiàn)了組合導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計要求出發(fā)，分析信息處理平臺數(shù)據(jù)預處理核心FPGA 的硬件設計、信息處理平臺的軟件設計等部分。文章共分為六章，具體內容安排如下：

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，在南京市東南大學中心樓樓頂進行了 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 組合導航系統(tǒng)的 GNSS 雙天線；（3）為雙天線/MIMU 組合導航信息處理平臺的信息處理單元，包括數(shù)據(jù)預處理核心 FPGA、數(shù)據(jù)運算核心 DSP、GPS 導航板卡、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+旋轉機構角度原始數(shù)據(jù)，GPS 導航報文原始數(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行，旋轉機構以一定的速度做正反轉運動，使用數(shù)據(jù)記錄儀記錄平臺輸出的


本文編號：2975795