基于嵌入式技术的高精度组合导航技术的研究
发布时间：2021-03-28 12:56
随着科学技术的发展，导航系统技术在军事武器中的应用越来越广泛，在海军导弹武器发射平台上也有应用。本文直接目的是研究开发一个舰载导弹垂直发射系统局部基准的核心接口处理电路板，系统接口处理电路接口板形式多种多样且可以与舰载船舶里程表、全球定位卫星导航系统Global PositioningSystem（以下简称GPS）、捷联惯性导航系统Strapdown Inertial Navigation System（以下简称SINS）、转台和管理机通信，经过数据融合过程中所需的命令解析后，将各种数据发送到各种武器控制平台。本文首先分析了其中一种组合导航方式，即SINS和GPS的组合导航。并确定本系统采用松散的位置、速度组合导航算法，设计给出了其数据处理方法——基于卡尔曼滤波滤波的状态方程和测量方程的数据融合算法。其次，针对组合惯性导航系统板卡与各个武器控制平台的不同接口需求，本文着重阐述了核心电路的工程实现。本设计中将整个系统的硬件电路采取分模块的方法，设计了以DSP芯片和FPGA芯片为核心控制处理器的电路。围绕DSP和FPGA的核心电路设计了基于高级数据链路控制High-Level Data L...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景和研究目的与意义
1.2 嵌入式技术的应用
1.3 国外系统发展情况
1.4 本文主要研究内容
第2章 组合导航模型
2.1 引言
2.2 组合导航信息融合技术
2.2.1 信息融合技术的一般原理
2.2.2 卡尔曼滤波器原理
2.2.3 组合导航系统的状态方程
2.3 GPS/SINS 组合导航系统
2.3.1 松散组合
2.3.2 紧密组合
2.3.3 深度组合
2.4 本章小结
第3章 系统设计
3.1 引言
3.2 需求分析
3.3 嵌入式组合导航电路架构设计
3.3.1 FPGA 器件选型及设计
3.3.2 DSP 器件选型及设计
3.4 武控台的接口电路设计
3.5 协调管理机的接口电路设计
3.6 转台控制板的接口电路设计
3.7 惯组 DSP 板的接口电路设计
3.8 载舰的接口电路设计
3.9 GPS 定位导航模块设计
3.10 MPU6050 模块电路设计
3.11 本章小结
第4章 系统硬件电路设计
4.1 前言
4.2 外扩 SDRAM 接口电路
4.3 电源供给电路
4.3.1 系统功耗计算
4.3.2 电源电路设计
4.4 SD 卡电路设计
4.5 RS232 电路设计
4.6 RS422 电路设计
4.7 以太网口控制电路设计
4.8 HDLC 电路设计
4.9 本章小结
第5章 系统软件设计
5.1 引言
5.2 组合惯性导航系统软件体系架构
5.3 NiosII 嵌入式软核设计
5.3.1 NiosII 嵌入式处理器
5.3.2 NiosII 嵌入式处理器特点
5.3.3 NiosII 嵌入式开发工具
5.3.4 NiosII 开发流程
5.4 DSP 设计
5.4.1 TMS320C6713 处理器简介
5.4.2 CCS 集成开发工具
5.4.3 DSP 设计开发流程
5.5 GPS 定位导航驱动设计
5.6 MPU6050 驱动设计
5.7 SDRAM 接口驱动设计
5.8 SD 卡接口驱动设计
5.9 DSP 数据融合算法设计
5.10 UART 串口驱动设计
5.11 以太网接口驱动设计
5.11.1 以太网接口与 FPGA 器件的通讯
5.11.2 以太网接口与维护计算机通讯
5.12 增强型 USART IP 设计
5.13 HDLC 接口驱动设计
5.14 本章小结
第6章 系统软硬件测试
6.1 引言
6.2 UART 串口调试
6.3 SDRAM 控制器调试
6.4 DM9000 以太网口控制器调试
6.5 SD 卡控制器调试
6.6 MPU6050 模块调试
6.7 JS71175 电路调试
6.8 系统供电电路调试
6.9 跑车试验
6.10 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]射频IC卡收费终端原理与开发设计[J]. 李跃辉. 农业网络信息. 2013(04)
[2]三维感光音乐播放器[J]. 王明轩,熊鸣. 硅谷. 2012(18)
[3]捷联惯导系统/里程计高精度紧组合导航算法[J]. 肖烜,王清哲,程远,付梦印,刘彤. 兵工学报. 2012(04)
[4]GPS与惯性导航系统的组合应用研究[J]. 樊宇,程全. 制造业自动化. 2012(03)
[5]基于GPS/GPRS的嵌入式车载终端的设计与实现[J]. 邹衡君,王春荣,孙天奇,张宗江. 硅谷. 2011(06)
[6]基于GPS的数据采集处理系统设计[J]. 马兰,袁卫. 现代电子技术. 2010(15)
[7]惯性导航技术的新进展及发展趋势[J]. 张炎华,王立端,战兴群,翟传润. 中国造船. 2008(S1)
[8]导弹垂直发射出筒过程中通气空泡流研究[J]. 刘筠乔,鲁传敬,李杰,曹嘉怡. 水动力学研究与进展A辑. 2007(05)
[9]船用惯性/地磁导航系统信息融合策略与性能[J]. 穆华,任治新,胡小平,马宏绪. 中国惯性技术学报. 2007(03)
[10]潜射导弹水下垂直自抛发射过程研究[J]. 曹嘉怡,鲁传敬,李杰,吴磊. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(06)
硕士论文
[1]双轴旋转式光纤捷联惯导系统的误差特性研究[D]. 李仔冰.哈尔滨工程大学 2011
[2]基于DSP的GPS/SINS组合导航系统研究[D]. 杨延亮.南京理工大学 2009
[3]水下滑翔机GPS/SINS组合导航系统研究[D]. 黄海洋.哈尔滨工程大学 2009
[4]基于FPGA的视频图像传输的设计与实现[D]. 刘杰.华中科技大学 2007
[5]卫星图像处理算法研究及其硬件实现[D]. 全升学.北京邮电大学 2007
[6]光纤陀螺组合导航数字信号处理系统研究[D]. 张成.哈尔滨工程大学 2006
[7]基于边界扫描的内建自测试技术及其应用[D]. 谢天助.重庆大学 2005
[8]DSP在INS/GPS组合导航系统中的应用[D]. 黎玉刚.西北工业大学 2005
[9]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004
[10]组合导航技术研究及船载天线稳定系统设计[D]. 林晓.南京理工大学 2003
本文编号：3105597
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景和研究目的与意义
1.2 嵌入式技术的应用
1.3 国外系统发展情况
1.4 本文主要研究内容
第2章 组合导航模型
2.1 引言
2.2 组合导航信息融合技术
2.2.1 信息融合技术的一般原理
2.2.2 卡尔曼滤波器原理
2.2.3 组合导航系统的状态方程
2.3 GPS/SINS 组合导航系统
2.3.1 松散组合
2.3.2 紧密组合
2.3.3 深度组合
2.4 本章小结
第3章 系统设计
3.1 引言
3.2 需求分析
3.3 嵌入式组合导航电路架构设计
3.3.1 FPGA 器件选型及设计
3.3.2 DSP 器件选型及设计
3.4 武控台的接口电路设计
3.5 协调管理机的接口电路设计
3.6 转台控制板的接口电路设计
3.7 惯组 DSP 板的接口电路设计
3.8 载舰的接口电路设计
3.9 GPS 定位导航模块设计
3.10 MPU6050 模块电路设计
3.11 本章小结
第4章 系统硬件电路设计
4.1 前言
4.2 外扩 SDRAM 接口电路
4.3 电源供给电路
4.3.1 系统功耗计算
4.3.2 电源电路设计
4.4 SD 卡电路设计
4.5 RS232 电路设计
4.6 RS422 电路设计
4.7 以太网口控制电路设计
4.8 HDLC 电路设计
4.9 本章小结
第5章 系统软件设计
5.1 引言
5.2 组合惯性导航系统软件体系架构
5.3 NiosII 嵌入式软核设计
5.3.1 NiosII 嵌入式处理器
5.3.2 NiosII 嵌入式处理器特点
5.3.3 NiosII 嵌入式开发工具
5.3.4 NiosII 开发流程
5.4 DSP 设计
5.4.1 TMS320C6713 处理器简介
5.4.2 CCS 集成开发工具
5.4.3 DSP 设计开发流程
5.5 GPS 定位导航驱动设计
5.6 MPU6050 驱动设计
5.7 SDRAM 接口驱动设计
5.8 SD 卡接口驱动设计
5.9 DSP 数据融合算法设计
5.10 UART 串口驱动设计
5.11 以太网接口驱动设计
5.11.1 以太网接口与 FPGA 器件的通讯
5.11.2 以太网接口与维护计算机通讯
5.12 增强型 USART IP 设计
5.13 HDLC 接口驱动设计
5.14 本章小结
第6章 系统软硬件测试
6.1 引言
6.2 UART 串口调试
6.3 SDRAM 控制器调试
6.4 DM9000 以太网口控制器调试
6.5 SD 卡控制器调试
6.6 MPU6050 模块调试
6.7 JS71175 电路调试
6.8 系统供电电路调试
6.9 跑车试验
6.10 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]射频IC卡收费终端原理与开发设计[J]. 李跃辉. 农业网络信息. 2013(04)
[2]三维感光音乐播放器[J]. 王明轩,熊鸣. 硅谷. 2012(18)
[3]捷联惯导系统/里程计高精度紧组合导航算法[J]. 肖烜,王清哲,程远,付梦印,刘彤. 兵工学报. 2012(04)
[4]GPS与惯性导航系统的组合应用研究[J]. 樊宇,程全. 制造业自动化. 2012(03)
[5]基于GPS/GPRS的嵌入式车载终端的设计与实现[J]. 邹衡君,王春荣,孙天奇,张宗江. 硅谷. 2011(06)
[6]基于GPS的数据采集处理系统设计[J]. 马兰,袁卫. 现代电子技术. 2010(15)
[7]惯性导航技术的新进展及发展趋势[J]. 张炎华,王立端,战兴群,翟传润. 中国造船. 2008(S1)
[8]导弹垂直发射出筒过程中通气空泡流研究[J]. 刘筠乔,鲁传敬,李杰,曹嘉怡. 水动力学研究与进展A辑. 2007(05)
[9]船用惯性/地磁导航系统信息融合策略与性能[J]. 穆华,任治新,胡小平,马宏绪. 中国惯性技术学报. 2007(03)
[10]潜射导弹水下垂直自抛发射过程研究[J]. 曹嘉怡,鲁传敬,李杰,吴磊. 水动力学研究与进展（A辑）. 2006(06)
硕士论文
[1]双轴旋转式光纤捷联惯导系统的误差特性研究[D]. 李仔冰.哈尔滨工程大学 2011
[2]基于DSP的GPS/SINS组合导航系统研究[D]. 杨延亮.南京理工大学 2009
[3]水下滑翔机GPS/SINS组合导航系统研究[D]. 黄海洋.哈尔滨工程大学 2009
[4]基于FPGA的视频图像传输的设计与实现[D]. 刘杰.华中科技大学 2007
[5]卫星图像处理算法研究及其硬件实现[D]. 全升学.北京邮电大学 2007
[6]光纤陀螺组合导航数字信号处理系统研究[D]. 张成.哈尔滨工程大学 2006
[7]基于边界扫描的内建自测试技术及其应用[D]. 谢天助.重庆大学 2005
[8]DSP在INS/GPS组合导航系统中的应用[D]. 黎玉刚.西北工业大学 2005
[9]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004
[10]组合导航技术研究及船载天线稳定系统设计[D]. 林晓.南京理工大学 2003
本文编号：3105597
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3105597.html
