挠性陀螺捷联惯导系统设计与仿真

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1、分类号：UDC：密级：编号：工学硕士学位论文挠性陀螺捷联惯导系统设计与仿真硕士研究生：指导教师：学位级别：学科、专业：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：初德进曾建辉副教授工学硕士导航、制导与控制自动化学院2008年1月2008年3月哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要近几年来，DSP技术发展迅速，已经应用到许多领域，其特定的硬件结构，非常适合于需要做大量数据处理的各种算法，具有高效、高速、高精度’等优点，是当前许多领域中需做算法处理的嵌入式系统的首选器件。随着超大规模集成电路工艺的不断提高，FPGA芯片所能实现的功能越来越强大。它具有开发周期短、成本低、可以反复

2、擦除及编程且容易开发等优点，已成为当代电子设计技术发展的趋势。挠性捷联惯导系统已经成为当前惯性技术研究的热点。这种系统体积小，需要实时解算大量数据。正是在这种背景下，本文提出了用DSP+FPGA构建挠性捷联嵌入式系统的解决方案。论文首先介绍了捷联惯导系统的基本原理，给出了系统设计的理论基础，然后完成了嵌入式系统的硬件和部分软件的设计。硬件设计是本文的重点。系统的硬件平台主要由单DSP+单FPGA构架而成，DSP专注于捷联算法，而FPGA是DSP与各类传感器之间的接口，作为DSP的协处理器。系统的软件主要由FPGA和DSP两部分组成：FPGA软件部分主要负责控制数据采集和数据通信；DSP软

3、件部分包括捷联算法程序和DSP与外界进行数据交换的系统算法程序等。在系统调试及测试过程中，系统软硬件工作稳定可靠，实现了捷联惯导系统的基本功能。最后，使用从安放在三轴多功能陀螺测试转台上的挠性捷联导航仪实际采集到的陀螺和加表数据，在MATLAB仿真软件上对捷联惯导算法进行了仿真、验证。仿真结果表明，本设计所采用的捷联惯导算法误差小、工作稳定，达到了设计要求。关键词：DSP；FPGA；挠性捷联惯导系统哈尔滨T程大学硕士学位论文ABSTRACTInthelastfewyears，theDSPtechnologydevelopsrapidlyalreadyappliedtomanydomain

4、s．Itsspecifichardwarearchitectureisverysuitableforlargedataprocessingalgorithmneedstobedone．Ithashighly-efficient，high-speed，precisionandSOon．Itisthepreferreddeviceofembeddedsystemrequiringalgorithminmanyareas．AsVLSIincreasinglyimprove，moreandmorepowerfulfunctionscanbeachievedbyFPGA．Ithasashortde

5、velopmentcycle，low-cost，easilyrepeatederasureandprogrammingandsimpledevelopmentadvantage．Ithasbeenthetrendofcurrentelectronicdesigntechnology．TheDTGStrapdownInertialNavigationsystemhasalreadybeenhotspotofinertialNavigationtechnology．Thissystemissmallandneedmassdatareal—timesolution．Underthebackgr

6、ound，thispaperpresentstheprojectofDSPandFPGAconstructingDTGSINSembedsystem．Firstly,thepaperintroducestheelementtheoryoftheStrapdownInertialNavigationSystemandthetheoreticalbaseofthesystematicdesign．Secondly，itcompletesthedesignofhardwareandpartialsoftwareintheembeddedsystem．Thehardwaredesignisthe

7、focusofthispapenThehardwareplatformofsystemismadeupofsingleDSPandsingleFPGA，DSPconcentratestotheSINSalgorithmsolutioncalculation，butFPGAplaystheconnectionrolebetweenDSPandeachkindofsensor，isacoprocessorofDSEAndthesoftw