双天线/MIMU组合导航信息处理平台的设计与实现

发布时间：2021-01-14 00:01

　　组合导航是一种将卫星导航系统（GNSS）或其他导航系统与惯性导航系统（INS）结合的导航系统,克服了单一导航系统的局限性,具有环境适应能力强、精度高、实时性强等优点,被广泛地应用于航空航天以及军事领域。本文以卫星导航与MIMU组合为背景,开展了双天线/MIMU组合系统信息处理平台研究,其主要研究内容和成果如下:给出了双天线/MIMU组合导航信息处理平台整体架构,以FPGA作为数据预处理核心、DSP作为数据运算核心、MCU作为数据记录核心的架构。设计了FPGA内部各功能模块,实现了双天线/MIMU组合导航系统传感器数据的实时采集和授时功能,实现了串行数据的转化,为DSP提供数据接口。完成了DSP软件设计。实现了数据实时读取和组合导航结果输出等功能。设计了以MCU为核心的数据记录仪,用于记录调试数据以及结果数据,完成了SD卡底层驱动设计、文件系统移植、DMA管理等软件设计。设计了双天线/MIMU组合导航信息处理平台多种验证实验。实验结果表明,该信息处理平台能够准确接收数据、实时传递数据、稳定存储数据,性能稳定可靠,满足组合导航需求。 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

加拿大女王大学组合导航信息处理平台

图 1-2 美国马里兰大学帕克分校飞行器控制系统1.3 本文研究内容本文分析了 MIMU 与双 GNSS 天线组合导航等相关领域的国内外研究动态，结合MIMU 的误差问题和磁力计易受干扰的问题，提出了一种双天线/MIMU 组合导航方案，根据组合导航的功能和性能需求，结合系统的应用背景以及国内外主流的设计方案，研究了以 FPGA+DSP+MCU 架构为核心的信息处理平台设计，为旋转调制和双天线测向设计了一套完整的信息处理平台，包括了数据采集、数据解算以及数据记录三大功能。实现了串口通讯、编码器脉冲采样、传感器数据授时、庞大的串行数据转换、传感器数据交互、FATfs 文件系统移植、SD 卡底层驱动、DMA 双缓冲模式等技术和方法。完成了组合导航信息处理平台的整体方案设计与软硬件设计，实现了组合导航信息处理平台的功能和需求。本文将从信息处理平台的总体设计要求出发，分析信息处理平台数据预处理核心FPGA 的硬件设计、信息处理平台的软件设计等部分。文章共分为六章，具体内容安排如下：

2018 年 4 月，为测试 GPS 系统信息处理平台的数据采集能力，在南京市东南大学中心楼楼顶进行了 2 个小时的数据采集验证实验，通过传感器离线数据与 DSP 获取的数据比较，验证 GPS 系统信息处理平台的数据准确性和实时性。实验系统如图 5-1 所示。图 5-1 GPS 实验系统图 5-1 中，（1）和（2）是双天线/MIMU 组合导航系统的 GNSS 双天线；（3）为双天线/MIMU 组合导航信息处理平台的信息处理单元，包括数据预处理核心 FPGA、数据运算核心 DSP、GPS 导航板卡、MIMU 以及一些硬件电路；（4）是数据记录仪。GPS 系统处理平台数据采集验证实验共记录了三路数据：MIMU+旋转机构角度原始数据，GPS 导航报文原始数据，DSP 获取的传感器数据。实验选择 GPS 信号不易被遮蔽的楼顶进行，旋转机构以一定的速度做正反转运动，使用数据记录仪记录平台输出的


本文编号：2975795