基于FPGA的捷联惯组数据采集系统的设计与实现

发布时间：2024-02-06 20:30

　　随着导航技术的发展,人们对导航信息处理的核心——导航计算机提出了更高的要求。为了满足导航计算机运算能力强,精度高,可靠性好,体积小,功耗低的要求,本课题对国内外导航计算机研究现状进行了综合对比,采用FPGA+DSP的方案进行设计。本课题的主要任务是设计一套捷联惯组数据采集系统,包括硬件平台搭建和软件系统设计。捷联惯组由三个内部集成温度传感器的激光陀螺仪和三个石英挠性加速度计组成,其中FPGA负责陀螺和加速度计的信息采集、时序控制和串口通信,DSP专注于导航解算。通过对激光陀螺仪输出信号的分析,采用前后状态对比法完成了AB相信号的四细分、辨向和可逆计数;针对激光陀螺仪容易受大范围温度变化影响的问题,提出了温度补偿的方法;针对FPGA不能处理模拟信号的问题,采用模数芯片LTC1867完成了温度信号的模数转换;针对激光陀螺仪存在闭锁效应,本课题采用FIR滤波器完成了激斗信号的滤波。本课题使用的捷联惯组中已经集成了I/F转换电路,因此可以对加速度计输出的正负脉冲信号直接进行可逆计数。FPGA和DSP通过EMIF接口进行通信。在导航解算过程中,针对毕卡求解法存在有限转动不可交换性误差,只可以在低...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1Sagnac效应图

Sagnac效应[12-13]为基础研制出的新型陀特点是耐冲击，动态测量范围宽，数字输EMS)多属于震动陀螺，利用旋转物体在物体的转速，其特点是体积小，启动快，以原子干涉仪为核心的转动测量装置动角速度的测量。作原理是国防大学生产的二频机抖激光陀螺，此绍。状的闭合光路中，从某一观....

图2-2电源模块

图2-2电源模块2.2.2FPGA系统设计2.2.2.1FPGA锁相环在本课题中，FPGA的主要任务是采集捷联惯组中加速度计，陀螺和温度信号，经过预处理后通过EMIF接口传输到DSP进行导航解算，然后通过422串口将导航解算结果传输到上位机。陀螺信号需要进....

图2-4FPGA内核和I/O供电电路

图2-4FPGA内核和I/O供电电路在FPGA进行逻辑设计时，面积和速度是永远不可回避的问题，二者不可兼得，当所用的逻辑资源较少时，系统不可能跑的非常快，系统跑的快需要的逻辑资源相对也较多，但是可以在硬件上进行优化，使系统具有较高的运行频率。在硬件上决定系统运行频率....

图2-5锁相环电路图

图2-4FPGA内核和I/O供电电路在FPGA进行逻辑设计时，面积和速度是永远不可回避的问题，二者不可兼得，当所用的逻辑资源较少时，系统不可能跑的非常快，系统跑的快需要的逻辑资源相对也较多，但是可以在硬件上进行优化，使系统具有较高的运行频率。在硬件上决定系统运行频率....

本文编号：3896143