基于FPGA的捷联惯性导航系统设计.pdf

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1、分类号：!盟2垒ZUDC：621．3编号：Q璺!Q垒2基于FPGA的捷联惯性导航系统设计DESIGNoFSTRAPDOWNINERTIALNAⅥGATIoNSYSTEMBASEDoNFPGA学位授予单位及代码：拯叠理王太堂(!Q!璺鱼2研究方向：光通信丕统理论生无线通信拉本申请学位级别：亟±论文起止时间：2012．09—2013．12长春理工大学硕士(或博士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士(或博士)学位论文，《基于FPGA的捷联惯性导航系统设计》是本人在指导教师的指导下，一独立进行研究工作所取

2、得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：盎纽一年一月一日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定"，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅

3、。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：辩』

4、一年一月一日摘要本文首先对惯性导航基本原理及作用进行了研究，并对捷联惯性导航中涉及到的数学平台解析原理和基于欧拉角法的姿态矩阵求解过程进行了分析，并最终将其确定为本论文导航解算算法的编译依据。随后，根据所设计的捷联惯性导航系统功能和性能需求对硬件电路结构和功能部件进行了设计。在上述工作基础上，利用SOPCBuilder对系统的NioslI内核及各

5、功能模块进行了搭建。用QuartusII软件建立了工程文件，整合了功能模块，完成了片上系统的设计和编译工作，并生成了FPGA配置文件和工程文件。用Modelsim软件对系统功能模块进行了时序仿真完成了功能验证工作。至此整个导航系统的平台搭建完毕，随后利用Matlab软件建立了载体模拟轨迹并编写算法对载体导航信息进行了解算，得到了载体速度、位置、姿态等参数的解算结果和误差仿真结果验证了算法的可行性。关键词捷联惯性导航，解算算法，片上系统，仿真ABSTRACTInthepaper，wefirststudybas

6、icprincipleandfunctionoftheInertialNavigation．thetheoryofcalculationonmathematicalplatforminvolvedinStrapdownInertialNavigationandsolvingprocessofattitudematrixBasedoneuleranglesmethodareanalyzed．ThismethodofNavigationdecodingalgorithmdeterminedtothebasiso

7、fthecompile．Then，DesignofhardwarecircuitstructureandfunctionalunitaccordingtosystemfunctionalityandperformancerequirementsoftheStrapdownInertialNavigationSystem．Onthebasisoftheaboveresearch，setuptheNiosIIcoreandthefunctionmoduleofsystemusetheSOPCBuilder．Se

8、tupprojectfilesandintegratedthefunctionmoduleusetheQuartusIIsofhval'e．Completedtheon—chipsystemdesignandcompilationandgeneratetheFPGAconfigurationfilesandprojectfiles．CompletedtimingsimulationofthesystemfunctionmoduleusingModelsimsoftwareandfinishedthefunc

9、tionverificationwork．Atthispointthewholenavigationsystemplatformfinished，thensetupthesimulationtrajectorybasedonMatlabsoftwareandcalculatingthenavigationinformationusethealgorithms，thenavigationparameterssuch