No.58881
作者：sz20120406
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标题：sz20120406:捷联惯性组合导航系统总体方案[原创]
摘要：No.58881捷联惯性组合导航系统总体方案[原创] 捷联惯性组合导航系统总体方案
捷联惯导系统是将加速度计和陀螺仪沿载体坐标系安装，在进行导航参数计算时，需要是导航坐标系中的量。因此应先将惯性器件测得的比力和角加速度误差补偿后送入计算机进行实时计算，可以得到将比力从载体坐标系转换到导航坐标系的姿态矩阵。通过姿态矩阵可以确定载体的姿态信息。姿态矩阵常用的即时修正方法有欧拉角法、方向余弦法和四元数法，设计采用四元数法。为进行导航解算，选取地理坐标系为导航坐标系，三轴分别指向东向、北向和天向。
根据捷联惯性组合导航系统的特点，提出采用PC104总线嵌入式工控机的捷联惯性组合导航系统的硬件设计方案，系统包括数据采集和数据解算模块。数据采集模块由FPGA负责控制A/D转换将陀螺仪和加速度计输出的模拟信号转换为数字信号。在FPGA内部开辟一块存储单元，FPGA读取A/D的转换结果存放在内嵌的双口RAM中。FPGA通过双口RAM与PC104进行实时通信，FPGA把采集的数据进行处理后送入双口RAM中，然后发中断信号给PC104,通知其已经有数据可以处理。PC104收到中断信号后，将双口RAM中的数据取走进行处理和解算。FPGA和PC104同时工作，提高了系统的运行速度。系统要求数据采样频率为1kHz,数据解算频率为100Hz,外加时钟频率为40MHz。
系统硬件设计
数据采集部分采用Altera公司的EP2C35F672,它是CycloneⅡ系列产品之一，一个LAB中有16个LE,增加了乘法器模块，增强了DSP处理能力。由33 216个LE组成，片上有105个M4K RAM块，片内有35个18 x 18个硬件乘法器，片上有4个PLL,可以实现多个时钟域。PC104总线结构嵌入式工控机具有功耗低、单5 V供电、工作温度范围宽、可靠性高、抗震性好、结构小巧紧凑、浮点运算能力强、运算速度快等显着特点。最适合在嵌入式控制系统中应用。因此它是开发导航计算机的理想方案。
数据采集模块
数据采集部分由惯性测量元件、GPS接收机、信号调理部分、A/D转换电路和FPGA控制器等构成。在这部分中，FPGA主要完成同步产生A/D转换的时序，数字滤波和存储经A/D转换后的陀螺和加表的数据。 ......
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