光纤陀螺捷联惯导系统硬件平台的研究和设计

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1、光纤陀螺捷联惯导系统硬件平台的研究与设计摘要光纤陀螺作为一种新型的惯性测量器件，它具有体积小、灵敏度高、动态测量范围宽、集成度高等优点，是未来船舶导航的发展方向之一。而作为处理导航解算的硬件平台显得尤为重要，一个性能稳定，可靠性高，处理能力强的平台，可以简化整个系统复杂度，为软件算法的编写提供了便利。本文以光纤陀螺的基本原理与捷联惯性导航系统为研究基础，分析了光纤陀螺的特性，介绍了干涉式光纤陀螺的基本原理，介绍了萨格奈克效应，对光纤信号进行检测与处理，阐述了捷联惯性导航系统，分析了捷联系统与平台

2、系统的不同之处。对系统进行需求分析，从功能和性能两方面进行了分析，从运算速度、精度、功耗、体积等几个方面考虑，提出了总体方案设计，以DSP(TMS320C6747)为核心，FPGA(EP3C25F256)为辅的光纤陀螺捷联惯性导航系统硬件平台的结构方案，DSP主要用于导航解算，FPGA主要用于采集加速度计与陀螺仪的数据，二者相互补充，各自发挥特点。FPGA与DSP的数据通信是本文设计的关键，为此，提出了一种结构简单、传输速度快的双机通信方法，通过DSP的EMIFB(专用于SDRAM扩展)接口扩展

3、FPGA，FPGA响应SDRAM的时序，完成二者通信。设计了系统主体电路，满足了电磁兼容的基本要求。软件部分，利用FPGA完成了对加速度与陀螺仪的数据的采集，对时序进行了软件仿真；编写了E2PROM的测试程序，分析了DSP的“bootloader”机制，利用E2PROM完成了程序的加载，编写了XRl6C2850的驱动程序，实现了数据的接收与发送，对各个功能模块进行了测试，并进行了系统联调。最后，对硬件平台进行分模块调试与总体调试，根据系统的功能要求，编写整个系统的测试程序，验证硬件平台的基本功能

4、、性能以及稳定性。对整个系统做出评价，得出结论。关键词：捷联惯性导航系统；光纤陀螺；DSP；FPGA光纤陀螺捷联惯导系统硬件平台的研究与设计ABSTRACTAsanewfiberopticgyroinertialmeasurementdevicesforthestrapdowninertialnavigationsystemhasplayedanimportantrole，itisthesmallsize，highsensitivity,widedynamicrange，cost—effecti

5、ve，simplestructure，etc．advantages，hasbeentheworld’Sattentiontoresearchinstitutionsanduniversitieshavebeengraduallyapproachinghigh—precisioninertialnavigationsystems．Asanavigationsolutionprocessinghardwareplatformisparticularlyimportant，astableperform

6、ance，highreliability,capacityandstrongplatformtosimplifythecomplexityofthesystemforwritingsoftwarealgorithmstoprovideaconvenience．First，youneedtounderstanddomesticandstrapdowninertialnavigationsystemandhardwareplatformresearchprojectsResearchbackgrou

7、ndandsignificanceofthisarrangementthemainwork；thishardwareplatformdesignedfortheFOG,FOGneedtomasterthebasicprinciplesofsignaldetectionandanalysisdataprocessingprocess．Secondly,inacomprehensiveunderstandingofthewholesystem，themainfromthedemand，perform

8、ance，stability,thesethreeconsiderations，thedesignofthehardwareplatformstructureoffunctionalmodules，tocompletethemaincircuitdeviceselectionandtheprincipleofdesign，drawingPCBboardprocess，theneedtomeetthebasicrequirementsforelectromagneticcompatibility．