双天线GPS/MIMU组合导航系统设计与实现

摘要

基于双天线GPS/MIMU组合导航运算数据量大、实时性要求高以及考虑到导航计算机微型化、灵活性等特点，本文设计了以FPGA+DSP为硬件架构的双天线GPS/MIMU组合导航系统。本论文的主要研究内容和成果如下:
　　针对双天线GPS/MIMU组合导航的系统需求，提出了基于FPGA+DSP的系统硬件总体架构，并对DSP最小系统，DSP重要的存储器接口电路以及FPGA重要的接口电路做了介绍。
　　对系统的软件进行了设计，其中包括:数据采集单元的功能模块设计、基于DSP的软件设计和用于系统的初始状态输入和系统状态监控的上位机软件的设计。
　　对系统进行了转台实验和动态实验。实验结果分析表明，本系统具有定向功能，在动态情况下，系统的航向角误差保持在0.1°以内。
　　本论文成果对双天线GPS/MIMU组合导航定位定姿的研究具有重要的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 GPS／INS组合导航国内外现状

1．2．2 双天线GPS／MIMU组合导航系统国内外现状

1．3 本文的主要工作与论文组织安排

第二章 双天线GPS／MIMU组合导航系统总体设计

2．1 系统的构成

2．1．1 MIMU单元构成

2．1．2 GPS接收机选型

2．1．3 GPS接收天线

2．2 导航计算机硬件构架设计

2．2．1 系统的需求分析

2．2．2 基于DSP的导航计算机硬件架构设计

2．3 核心器件选型

2．3．1 DSP芯片选型

2．3．2 FPGA芯片选型

2．4 系统主要电路和接口设计

2．4．1 DSP模块硬件电路设计

2．4．2 DSP外部存储器接口设计

2．4．3 数据采集及控制硬件接口设计

2．5 本章小结

第三章 导航计算机的软件设计

3．1 数据采集模块软件设计

3．1．1 FPGA软件设计概述

3．1．2 基于FPGA与DSP的交互单元的设计

3．1．3 串口单元的设计

3．1．4 GPS数据的采集

3．1．5 IMU数据的采集

3．2 核心计算层软件设计

3．2．1 DSP芯片硬件配置和CMD文件的编写

3．2．2 系统自启动的实现

3．2．3 DSP应用程序设计

3．3 上位机软件设计

3．4 本章小结

第四章 系统实验与结果

4．1 转台转动实验

4．2 系统跑车实验

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文的工作

5．2 后续的工作及需要改进的地方

参考文献

致谢