多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)是用以解決導(dǎo)航定位、運動控制、設(shè)備標定對準等問題的信息綜合系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有良好的信息互補性,將兩者融合可以提高整體導(dǎo)航性能。在實際工程應(yīng)用中,如何進一步提高慣性/衛(wèi)星組合系統(tǒng)的精度,成為導(dǎo)航定位領(lǐng)域研究的重點。隨著FPGA技術(shù)的發(fā)展,基于FPGA的片上系統(tǒng)SOPC（System On Programmable Chip）開始活躍于工程應(yīng)用領(lǐng)域。本文針對高精度慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)的工程實現(xiàn)問題,研究了一種基于SOPC雙核的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng),主要工作內(nèi)容有:針對慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的實現(xiàn)問題,基于嵌入式微電子技術(shù),給出了一種利用SOPC多核技術(shù),在單片F(xiàn)PGA上嵌入兩個CPU模塊的雙核導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計方案。針對組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度問題,開展了慣性系統(tǒng)的誤差分析研究,提出了一種基于RWTLS的Allan方差隨機誤差辨析方法。設(shè)計實驗驗證該方法的可靠性,并采用該方法對慣性元件進行了隨機誤差辨析。根據(jù)雙核導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計方案,開展了慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)的詳細設(shè)計。以FPGA處理器為核心搭建了慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)硬件電路平臺。重點研究了以R2... 

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)融合研究現(xiàn)狀
        1.2.2 慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航計算機的研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
第二章 高精度慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)整體設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)的組成
    2.3 慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合
        2.3.1 慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航信息融合流程
        2.3.2 Kalman濾波器的相關(guān)原理及應(yīng)用
    2.4 慣性/衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計方案
        2.4.1 導(dǎo)航計算機的性能要求分析
        2.4.2 導(dǎo)航計算機主控芯片方案選擇
        2.4.3 導(dǎo)航計算機的數(shù)據(jù)接口設(shè)計
        2.4.4 基于FPGA的導(dǎo)航計算機設(shè)計
        2.4.5 SOPC技術(shù)簡介
        2.4.6 IP核概念
    2.5 本章小結(jié)
第三章 慣性元件隨機誤差分析
    3.1 引言
    3.2 慣性元件隨機誤差模型分析
        3.2.1 隨機誤差分析
        3.2.2 隨機誤差模型
    3.3 慣性元件隨機誤差辨識技術(shù)
        3.3.1 Allan方差原理
        3.3.2 慣性元件隨機誤差分析
    3.4 慣性元件實測數(shù)據(jù)Allan方差分析
    3.5 基于RWTLS的簡化Allan方差估計算法
        3.5.1 Allan方差的簡化
        3.5.2 基于RWTLS的抗差擬合
        3.5.3 基于RWTLS的改進Allan方差估計算法結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于FPGA的導(dǎo)航計算機硬件平臺設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計
    4.3 電源電路設(shè)計
    4.4 數(shù)據(jù)傳輸接口電路設(shè)計
    4.5 主控電路板電路設(shè)計
        4.5.1 基于FPGA的最小系統(tǒng)電路設(shè)計
        4.5.2 主控芯片的選擇
        4.5.3 基礎(chǔ)控制電路設(shè)計
    4.6 硬件電路的印刷電路板設(shè)計
    4.7 硬件電路測試
    4.8 本章小結(jié)
第五章 基于GPS秒脈沖的高精度時間同步設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 時間誤差分析
        5.2.1 時間系統(tǒng)
        5.2.2 時間誤差的來源及影響
    5.3 基于GPS秒脈沖的時間同步方案設(shè)計
    5.4 時間同步IP核設(shè)計
        5.4.1 時間同步IP核設(shè)計
        5.4.2 時間同步IP軟核的封裝
    5.5 時間同步驗證實驗
    5.6 本章小結(jié)
第六章 基于SOPC雙核的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計
    6.1 引言
    6.2 串口軟IP核的改進設(shè)計
        6.2.1 R232接口IP軟核設(shè)計
        6.2.2 R232接口IP軟核封裝及測試
    6.3 基于SOPC的硬件系統(tǒng)配置
        6.3.1 SOPC模塊需求
        6.3.2 SOPC各模塊配置
    6.4 基于UCOS-Ⅱ的組合導(dǎo)航軟件系統(tǒng)設(shè)計
        6.4.1 基于NIOS Ⅱ環(huán)境的UCOS-Ⅱ任務(wù)設(shè)計
        6.4.2 數(shù)據(jù)融合濾波器的設(shè)計
        6.4.3 雙CPU通信的軟件設(shè)計
    6.5 慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)的性能測試實驗
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)和展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]組合導(dǎo)航計算機容錯技術(shù)研究[J]. 王健.  現(xiàn)代導(dǎo)航. 2016(01)
[2]抗差加權(quán)整體最小二乘模型的牛頓-高斯算法[J]. 王彬,李建成,高井祥,劉超.  測繪學(xué)報. 2015(06)
[3]一種多濾波器組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)融合方法[J]. 馬龍,張銳,蘇志剛.  計算機測量與控制. 2015(02)
[4]REVIEW OF ADVANCED FPGA ARCHITECTURES AND TECHNOLOGIES[J]. Yang Haigang,Zhang Jia,Sun Jiabin,Yu Le.  Journal of Electronics（China）. 2014(05)
[5]加權(quán)整體最小二乘的迭代解法[J]. 仲崇豪,姚宜斌,劉強,張良.  大地測量與地球動力學(xué). 2014(04)
[6]一種提高導(dǎo)航精度的改進濾波方法[J]. 洪海斌,郭杭,殷紅,李英成.  測繪通報. 2013(06)
[7]一種基于時變噪聲的慣性/陸基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)信息融合方法[J]. 馬燕玲,賴際舟,呂品,柳敏,劉建業(yè).  電子測量技術(shù). 2013(03)
[8]RS 232串口通信在PC機與單片機通信中的應(yīng)用[J]. 潘方.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(13)
[9]MEMS傳感器隨機誤差A(yù)llan方差分析[J]. 高宗余,方建軍,于麗杰.  儀器儀表學(xué)報. 2011(12)
[10]ucos系統(tǒng)及其消息隊列詳析[J]. 陳果,馮靜.  電子元器件應(yīng)用. 2011 (03)

博士論文
[1]慣性導(dǎo)航輔助的無縫定位改進模型研究[D]. 譚興龍.中國礦業(yè)大學(xué) 2014
[2]組合導(dǎo)航系統(tǒng)多源信息融合關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 袁克非.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[3]MEMS慣性器件參數(shù)辨識及系統(tǒng)誤差補償技術(shù)[D]. 何昆鵬.哈爾濱工程大學(xué) 2009

碩士論文
[1]GPS/INS組合導(dǎo)航算法研究與實現(xiàn)[D]. 劉帥.解放軍信息工程大學(xué) 2012
[2]基于FPGA的雙核導(dǎo)航計算機系統(tǒng)設(shè)計[D]. 王波.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[3]基于FPGA的Kalman濾波器實現(xiàn)研究[D]. 趙大建.南京航空航天大學(xué) 2012
[4]基于PC/104總線的GFSINS導(dǎo)航計算機系統(tǒng)研究[D]. 曹國峰.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[5]基于PC104的慣性導(dǎo)航計算機系統(tǒng)設(shè)計[D]. 梁大偉.哈爾濱工程大學(xué) 2008



本文編號：3693785