由于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,航行器對導(dǎo)航要求越來越高,單一的形式的導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足導(dǎo)航的要求。組合導(dǎo)航系統(tǒng)就是通過特定的方法將兩種或者兩種以上的導(dǎo)航方式組合起來使用,使他們優(yōu)勢互補以獲得更好的導(dǎo)航性能。這樣的導(dǎo)航方式已經(jīng)成為導(dǎo)航領(lǐng)域主要的發(fā)展方向。本文將捷聯(lián)慣導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合,得到高精度的導(dǎo)航信息。并提出基于DSP和FPGA的組合導(dǎo)航計算機設(shè)計方案來完成導(dǎo)航的解算和信息輸出。本文先對SINS和GPS兩種導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)的要求,提出基于DSP/FPGA的組合導(dǎo)航計算機硬件平臺的總體設(shè)計方案。方案中用Altera公司的EP3C10E144A7型FPGA芯片完成導(dǎo)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(xué)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(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 導(dǎo)航算法的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理
    2.1 常用導(dǎo)航坐標(biāo)系
    2.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本原理及算法
        2.2.1 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)平臺
        2.2.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)
    2.5 組合導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)方程
        2.5.3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的量測方程
    2.6 本章小結(jié)
第3章 SINS/GPS導(dǎo)航計算機的硬件設(shè)計
    3.1 硬件電路總體設(shè)計
    3.2 光纖陀螺儀
    3.3 FPGA硬件電路設(shè)計
        3.3.1 FPGA芯片選擇
        3.3.2 FPGA軟核設(shè)計
        3.3.3 FPGA外圍電路的設(shè)計
    3.4 DSP硬件電路的設(shè)計
        3.4.1 DSP芯片的選擇
        3.4.2 DSP外圍電路設(shè)計
    3.5 信號采集模塊的設(shè)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(jié)
第4章 SINS/GPS導(dǎo)航計算機的軟件設(shè)計及系統(tǒng)仿真
    4.1 導(dǎo)航系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計
    4.2 陀螺的數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計
    4.3 加速度計的數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計
    4.4 FPGA內(nèi)建雙口RAM程序設(shè)計
    4.5 系統(tǒng)仿真
        4.5.1 IMU數(shù)據(jù)發(fā)生器設(shè)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?qū)Ш搅_經(jīng)對準
            4.5.4.1 逆向?qū)Ш剿惴?br>            4.5.4.2 逆向?qū)Ш搅_經(jīng)對準算法
            4.5.4.3 逆向?qū)Ш搅_經(jīng)對準仿真
        4.5.5 組合導(dǎo)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(jié)
第5章 導(dǎo)航系統(tǒng)實驗及結(jié)果分析
    5.1 標(biāo)定試驗
        5.1.1 加速度計標(biāo)定
        5.1.2 陀螺標(biāo)定
    5.2 靜態(tài)試驗
    5.3 轉(zhuǎn)臺搖擺試驗
    5.4 車載組合導(dǎo)航試驗
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3750355