基于MEMS的捷联惯性导航系统的研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文暑；；iii宣置宣宣iii暑置i；宣暑暑；昌宣iii昌暑皇i——n-"i宣iiiiiii；iiii宣iiiiiiii宣iiiiiii置暑宣暑i葺ii；昌昌i宣宣；；；i；置暑摘要近几年来，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处理大量数据的各种算法，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，现场可编程门阵列(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

2、低、可以反复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。微惯性陀螺仪与加速度计是重要的捷联导航设备，微惯性捷联导航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，本文设计出基于DSP+FPGA微惯性捷联嵌入式系统的硬件电路。论文首先介绍了MEMS惯性传感器的发展现状以及捷联惯导系统的基本原理，给出了系统设计的理论基础，并利用平行轴冗余技术设计出基于MEMS的捷联惯性导航系统，通过实际调试系统工作稳定，但精度还有待提高，所以提出了利用斜置

3、轴冗余技术设计四轴微惯性测量组合的构想。完成了嵌入式系统的硬件和部分软件的设计。最后对微惯性陀螺仪和加速度计进行了数据采集试验。微惯性测量组合的设计和硬件系统的构建是本文的重点。系统的硬件平台主要由单DSP+单FPGA构架而成，DSP专注于捷联算法解算，而FPGA是DSP与各类传感器之间接口，类似于DSP的一个前端元件。系统的软件部分主要是针对DSP最小系统的编程，包括CMD文件的编写以及部分模块驱动程序的设计。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。关键词：

4、现场可编程门阵列；微惯性测量组合；捷联惯性导航系统哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTInthelastfewyears，theDSPtechnologydevelopsrapidlyandhadbeenalreadyappliedtomanydomains．Itsspecifichardwarearchitectureisverysuitableforlargedataprocessingalgorithmthatneedstobedeltwith．Ithastheadvantagesof

5、highly-efficient，high—speed，highprecisionandSOon．Soitisthepreferreddeviceofembeddedsystemrequiringalgorithminmanyareas．AsVLSIartisincreasinglyimproved，moreandmorepowerfulfunctionscanbeachievedbyFPGA．Ithasashortdevelopmentcycle，low-cost，easilyrepeatede

6、rasureandprogrammingandsimpledevelopmentadvantage．Ithasbeenthefiendofcurrentelectronicdesigntechnology．MEMSisallessentialdeviceinstrapdownnavigationsystem．ThemicroStrapdownInertialNavigationsystemhasalreadybeenhotspotofinertialNavigationtechnology．Thi

7、ssystemissmallandneedmassdatareal—timesolution．Underthebackground，thispaperpresentstheprojectofDSPandFPGAconstructingthemicroStrapdownInertialNavigationembeddedsystem．Firstly,thepaperintroducesthedevelopmentandcurrentsituationofMEMSandtheelementtheory

8、oftheStrapdownInertialNavigationSystemandthetheoreticalbaseofthesystematicdesign．Secondly,itusestheparallel—axistechnologytodesignSINS．Accordingtothetest，thesystemworksstablely,buttheprecisionisnothigh．SOitputforwardtheideaaboutfour-axisMIMU．T