弹载微惯性/卫星组合系统硬件平台设计及实现
发布时间：2021-03-19 11:05
在小型的战争中,由于地形的限制、战争成本的上升,使得精确制导成为各国政府关注的重点。目前导航方式多种多样,其中微惯性导航系统和卫星导航系统以其优势互补,既能提高导航精度又能增加组合系统的冗余性而备受人们的关注。在弹载环境中,组合系统最重要的就是其数据的高速准确处理,这是在其硬件平台上实现的,所以设计符合弹载环境的小型组合系统硬件平台就成了重中之重。根据弹载环境和组合系统的特点,设计了小型的微惯性/卫星组合系统硬件平台。本文首先分析了弹载环境和微惯性/卫星组合系统对于硬件平台的需求,之后根据需求进行了硬件平台的总体设计,确定了以FPGA（现场可编程门阵列）作为系统控制芯片,DSP（数字信号处理器）为数据处理芯片的总体结构,然后根据总体设计对硬件平台进行了具体的模块化的软硬件设计,并针对设计过程中发现的影响导航精度的硬件误差和时间异步等问题,分析了其产生机理并提出解决方案。最后通过静置试验和多次车载试验验证提出的硬件误差抑制技术,试验表明该技术可以减小硬件引起的计算误差,提高惯性系统的精度;通过组合系统的弹载试验,表明了设计的组合系统和其硬件平台可以适应弹载的高动态环境,发挥组合系统的优势...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 组合系统硬件平台的国内外研究现状
1.3 测量单元的测量原理及输出方式
1.4 论文主要内容简介及论文章节安排
2 系统硬件平台总体设计
2.1 引言
2.2 组合系统的需求分析
2.2.1 数据接收需求
2.2.2 功能需求
2.2.3 弹载应用环境
2.3 系统硬件平台总体设计
2.3.1 FPGA+DSP的结构设计
2.3.2 模块设计
2.4 器件选型
2.4.1 FPGA选型
2.4.2 DSP选型
2.4.3 FLASH选型
2.5 本章小结
3 系统平台软硬件设计
3.1 引言
3.2 系统硬件设计
3.2.1 电源模块
3.2.2 惯性数据采集模块
3.2.3 FPGA模块
3.2.4 数据处理模块
3.2.5 数据存储模块
3.2.6 数据回读模块
3.3 系统软件设计
3.3.1 FPGA控制程序设计
3.3.2 DSP程序设计
3.4 本章小结
4 精度改进技术研究
4.1 引言
4.2 硬件误差抑制技术研究
4.2.1 硬件误差机理
4.2.2 误差抑制方法设计
4.3 时间同步技术研究
4.3.1 卫星导航数据通信延迟
4.3.2 时间同步方法设计
4.4 本章小结
5 系统试验验证及分析
5.1 引言
5.2 硬件平台实现
5.3 硬件运算误差验证试验
5.3.1 静置试验
5.3.2 车载惯性试验
5.3.3 试验结论
5.4 弹载环境验证试验
5.4.1 弹载试验
5.4.2 试验结论
5.5 本章小结
6 总结及展望
参考文献
研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MEMS的微型惯性导航技术综述[J]. 杜小菁,翟峻仪. 飞航导弹. 2014(09)
[2]典型弹道下的火箭弹MEMS-INS/GNSS组合导航姿态误差可观性分析[J]. 董进龙,莫波. 兵工学报. 2014(06)
[3]MEMS传感器随机误差分析及处理[J]. 宋海宾,杨平,徐立波. 传感技术学报. 2013(12)
[4]GPS/INS组合导航系统时间同步方法综述[J]. 刘帅,孙付平,陈坡,李海峰. 全球定位系统. 2012(01)
[5]基于DSP和ARM的车载组合导航计算机设计[J]. 龚柏春,李岁劳,颜开思,马戎. 测控技术. 2011(07)
[6]国外反潜导弹武器系统综述[J]. 林宗祥,孙永侃,熊正祥. 飞航导弹. 2011(02)
[7]GPS/INS组合系统中时间同步的模块化实现[J]. 朱智勤,吴玉宏,羊远新. 武汉大学学报(信息科学版). 2010(07)
[8]MEMS-IMU/GPS组合导航系统的实现[J]. 祝燕华,蔡体菁,杨卓鹏. 中国惯性技术学报. 2009(05)
[9]GNSS系统及其技术的发展研究[J]. 赵静,曹冲. 全球定位系统. 2008(05)
[10]低成本无源北斗/INS组合导航系统研究[J]. 苏本磊,徐庆,姚振东. 微电子学与计算机. 2008(10)
博士论文
[1]GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D]. 吴富梅.解放军信息工程大学 2010
[2]MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究[D]. 马云峰.东南大学 2006
硕士论文
[1]基于DSP和FPGA的导航计算机设计[D]. 郭韶华.清华大学 2011
本文编号：3089474
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 组合系统硬件平台的国内外研究现状
1.3 测量单元的测量原理及输出方式
1.4 论文主要内容简介及论文章节安排
2 系统硬件平台总体设计
2.1 引言
2.2 组合系统的需求分析
2.2.1 数据接收需求
2.2.2 功能需求
2.2.3 弹载应用环境
2.3 系统硬件平台总体设计
2.3.1 FPGA+DSP的结构设计
2.3.2 模块设计
2.4 器件选型
2.4.1 FPGA选型
2.4.2 DSP选型
2.4.3 FLASH选型
2.5 本章小结
3 系统平台软硬件设计
3.1 引言
3.2 系统硬件设计
3.2.1 电源模块
3.2.2 惯性数据采集模块
3.2.3 FPGA模块
3.2.4 数据处理模块
3.2.5 数据存储模块
3.2.6 数据回读模块
3.3 系统软件设计
3.3.1 FPGA控制程序设计
3.3.2 DSP程序设计
3.4 本章小结
4 精度改进技术研究
4.1 引言
4.2 硬件误差抑制技术研究
4.2.1 硬件误差机理
4.2.2 误差抑制方法设计
4.3 时间同步技术研究
4.3.1 卫星导航数据通信延迟
4.3.2 时间同步方法设计
4.4 本章小结
5 系统试验验证及分析
5.1 引言
5.2 硬件平台实现
5.3 硬件运算误差验证试验
5.3.1 静置试验
5.3.2 车载惯性试验
5.3.3 试验结论
5.4 弹载环境验证试验
5.4.1 弹载试验
5.4.2 试验结论
5.5 本章小结
6 总结及展望
参考文献
研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MEMS的微型惯性导航技术综述[J]. 杜小菁,翟峻仪. 飞航导弹. 2014(09)
[2]典型弹道下的火箭弹MEMS-INS/GNSS组合导航姿态误差可观性分析[J]. 董进龙,莫波. 兵工学报. 2014(06)
[3]MEMS传感器随机误差分析及处理[J]. 宋海宾,杨平,徐立波. 传感技术学报. 2013(12)
[4]GPS/INS组合导航系统时间同步方法综述[J]. 刘帅,孙付平,陈坡,李海峰. 全球定位系统. 2012(01)
[5]基于DSP和ARM的车载组合导航计算机设计[J]. 龚柏春,李岁劳,颜开思,马戎. 测控技术. 2011(07)
[6]国外反潜导弹武器系统综述[J]. 林宗祥,孙永侃,熊正祥. 飞航导弹. 2011(02)
[7]GPS/INS组合系统中时间同步的模块化实现[J]. 朱智勤,吴玉宏,羊远新. 武汉大学学报(信息科学版). 2010(07)
[8]MEMS-IMU/GPS组合导航系统的实现[J]. 祝燕华,蔡体菁,杨卓鹏. 中国惯性技术学报. 2009(05)
[9]GNSS系统及其技术的发展研究[J]. 赵静,曹冲. 全球定位系统. 2008(05)
[10]低成本无源北斗/INS组合导航系统研究[J]. 苏本磊,徐庆,姚振东. 微电子学与计算机. 2008(10)
博士论文
[1]GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D]. 吴富梅.解放军信息工程大学 2010
[2]MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究[D]. 马云峰.东南大学 2006
硕士论文
[1]基于DSP和FPGA的导航计算机设计[D]. 郭韶华.清华大学 2011
本文编号：3089474
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