FPGA的捷联惯性导航系统设计

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1、大连理工大学硕士学位论文基于DSP/FPGA的捷联惯性导航系统设计姓名：刘国志申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：郝应光20091201大连理工大学硕士学位论文摘要在惯性导航系统中，捷联式惯性导航系统以其体积小、成本低和可靠性高等优点正逐步取代平台式惯性导航系统，成为惯性导航系统的发展趋势。为了适应捷联惯性导航系统小型化、低成本和高性能的发展方向，本文设计了DSP与FPGA相结合的系统方案：系统采用MEMS器件和高性能～，D转换器构成惯性信号检测单元，FPGA进行I／0控制，DSP完成导航计算。方案综合考虑了系统成本、计算速度、精度、体积等

2、各方面的因素，并通过GPS、磁航向计等信息融合进一步提高导航精度。数据采集是捷联惯导系统设计的关键，本文数据采集由信号调理、A／D转换和FPGA等几部分组成。其中，FPGA是整个数据采集部分的核心，其主要功能包括：实现了ADC控制逻辑和时序生成；配置了FIFO寄存器，缓冲了ADC与DSP之间的转换数据；扩展了UART串口，以实现系统的外部信息接口。在完成电路设计的基础上，对各功能模块进行了全面的半实物仿真，验证了系统方案及各主要功能模块的可行性。论文简述了惯性导航系统的应用背景及发展状况，介绍了捷联惯导系统的基本原理，设计了基于DSP／FPGA的捷联惯

3、导系统方案，实现了系统各部分硬件电路以及FPGA功能模块，并通过搭建硬件验证平台和利用第三方仿真软件，对传感器的性能以及FPGA各功能模块进行了较全面的验证和仿真。结果表明：基于DSP厅PGA的捷联惯导系统能够满足应用的要求，并在小型化、低成本和高性能等方面有一定的优势。关键词：捷联惯导系统；数据采集；DsP；FPGA；MEMs基于DsP仰GA的捷联惯性导航系统设计DesignofStrapdownInertialNaVigationSystemBasedonDSP／FPGAAbstractIIl廿leinenialnavigationsystem(I

4、NS)，strapdowninertial11aVigationsyStem(SINS)is伊aduallyr印1acingnleplatfo册inenialnaVigationsystemforitssmallsize，lowcosta11dlli曲reliabilit)，，锄dbecomesthedeVelopmenttrendofINS．TomeetmiIlia：c11rization’lowcostandhigh-perfonnancedevelopmentdirectionofS玎NS，thjspaperdesignsasystemschem

5、einwKchDSPcombines丽thFPGA：MEMSdeVicesand11i曲-pe怕m觚ceA／Dconvertercon栅cttheinenialsi弘aldete“onu11it，FPGAaccomplishes的control，DSPcompletesnaVigationsolution．111edesi印comprehensiVelyconsiderst11esystemcoSt，computingspeed，accuracy，sizeetc，andhproVest11eIlaVigationaccuracy劬地erbyt11ein

6、fo吼ationmsionofGPSandma印eticheading．DataacquisitionisthekeyoftheSINSdesi印．hlt11isp印er，medataacquiSitioniscomposedofsignalconditionin＆A／DconVersion，FPGAandsoon．Where，FPGAisthecorepanoftheentiredatacollection，itsmain劬ctionsinclude：acllieVestheADCcon昀llo西candtimin2generation，config

7、urestheFIFOregistertobuf-fertheconversionda_tabet、ⅣeenADCaIldDSP，eXtendsUARTse订alportinordertoachievetheextemali疵mationinterf-aceofsystem．OnthebaSisofcompleting让lesystemcircuitdesign，thispaperc町iesoutcomprehensiVesemi—physicalsimul“on，V酣fiesthefeasibili够ofsyStemschemeandmajnfLln

8、ctionmodules．111isp印erdescmesbrieflytheapplicat