基于dsp和fpga的导航计算机系统设计

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1、硕士学位论文基于DSP和FPGA的导航计算机系统设计DESIGNOFNAVIGATIONCOMPUTERSYSTEMBASEDONDSPANDFPGA徐小淇哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：V249.3学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于DSP和FPGA的导航计算机系统设计硕士研究生：徐小淇导师：曾庆双教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V249.3U.D.C:621.3Di

2、ssertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNOFNAVIGATIONCOMPUTERSYSTEMBASEDONDSPANDFPGACandidate：XuXiaoqiSupervisor：Prof.ZengQingshuangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence

3、：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着导航技术的快速发展，对导航系统信息处理的核心——导航计算机提出了更高的要求，本文在分析国内外导航计算机研究现状的基础上，设计了基于DSP和FPGA导航计算机总体方案，利用DSP强大的数字运算处理能力来完成捷联惯导的导航解算，而FPGA主要负责信号的采集以及与上位机通信等工作。针对二频机抖激光陀螺仪和石英挠性加速度计的器件特性，采用等效旋转矢量算法进行导航解算；依

4、据捷联惯导系统的基本原理，给出了各导航参数的具体计算方法。针对导航计算机的处理能力、功耗、体积等要求，并根据实际工程的需求，本文以TMS320C6722型DSP和EP2C5T144型FPGA为主器件，辅以少量外围芯片，设计了导航计算机系统的硬件平台。其中DSP专注于导航解算，FPGA完成数据采集，数据处理以及通信等功能。针对该导航计算机系统多路输入信号的特点，利用FPGA分别设计了不同的处理方式，并将处理后的数据通过数据总线传递给DSP进行导航解算；根据系统多输入多输出的要求，利用FPGA的可重复编程特性和高速并行处理能力，扩展了

5、多路串口通信，并在FPGA内部利用异步FIFO存储结构来缓存数据；为了防止出现存储空间不足的问题，利用DSP的EMIF接口外扩了存储器；围绕数据流向以及时序控制的问题，设计了控制模块来协调各个模块之间的通信。利用三轴转台进行了惯组标定试验以及静态导航实验，试验结果表明该系统设计正确，性能稳定可靠。该导航计算机具有功耗低，小型化，集成度高等特点。关键词：捷联惯导系统；导航计算机；DSP；FPGAI哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofnavigationtechnology,

6、therequirementofthenavigationcomputer,whichisthecorepartofinformationprocessing,isincreasing.Afteranalyzingthedevelopmentofnavigationcomputerathomeandabroad,thepaperproposesadesignofnavigationcomputeronthebasisofDSPandFPGA.Thesystemusespowerfuldigitalprocessingability

7、ofDSPtocompletetheSINSnavigationalgorithm,andFPGAfocusoncollectingsignalsandcommunicatingwithcompute.Firstly,accordingtothecharacteristicsoftheLasergyroandtheaccelerometers,thepaperdeterminedthenavigationsolutionwhichusedrotationvectoralgorithm.Andthespecificcalculati

8、onmethodsofthenavigationparametersweregivenbythebasicprinciplesofsins.Secondly,dependingontherequirementsofthenavigationcomp