基于ARM和DSP的组合导航系统设计.pdf

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1、匿翌固万方数据姿銎竺蔓篓篓：当；业生文章编号：1671—4598(2007)07一0963一03中圈分类号：TP274文献标识码：B基于ARM和DSP的组合导航系统设计曲从善，许化龙，谭营(第二炮兵工程学院，陕西西安710025)摘要：设计并实现了基于ARM和DsP的sINs／GPs组合导航系统；该系统采用DsP作为导航解算计算机，完成导航数据的快速的融合与解算处理，采用ARM处理器作为上位机，完成导航系统的数据存储、显示与输入输出接口控制等功能}重点完成了光纤陀螺和加速度计的高精度数据采集以及ARM与DsP之

2、间的通信接口的设计，并根据系统的硬件配置，设计并实现了组合导航系统的卡尔曼滤波器；最后进行了车载试验，试验数据分析结果表明该组合导航系统可以获得理想的导航精度，验证了导航系统软、硬件设计的正确性和可靠性。关键词：ARM；DsP，GPs；捷联惯性导航系统；组合导航DesignofIntegratedNaVigationSystemBasedonARMandDSPQuCongshan，XuHualong，TanYing(SecondArtilleryEngineeringC01lege，Xi’an710025，Ch

3、ina)Abstract：IntegratedSINS／GPSnavigationsystembasedonARMandDSPwasdesignedandimplemented．ThesystemadoptsDSPasnavigationcomputertocompleterapidfusionandcalculationofnavigationdataandARMCPUasupperleVelcompuIert。com—pletethefunctionssuchasdatastorage，dispIayand

4、interfacecontroUeretc．Thedesignwasemphasizedonhigh}yaccuratedataacqui—sitionofFOGandaccelerometeraswenasinterfacedesignbetweenARMandDSP．Accordingtosystemhardwarescheme，Kalmanfilterforintegratednavigationwasfinished．Finally，field—testresultsshowthatthissystem

5、cansatisfynavigationprecisionandvali—datethecorrectrLessandreliabilityofhardwareandsoftw8redesign．Keywords：ARM；DSPIGPS}StrapdowninertialnavigationsystemIintegratednavigationO引言基于ARM核的32位RISC微处理器在监视控制、人机接口方面的功能非常完善，数字信号处理器(DSP)对各种数字信号或数据处理的能力十分强大。因此，许多嵌入式实时应用

6、系统采用ARM+DSP的结构组合来充分发挥两种处理器的优势[1]，从每个处理器中获得最大益处，以获得更高性能。在组合导航系统中，DSP作为导航解算计算机，负责导航数据的快速的融合与解算处理；ARM作为上位机的处理器，负责导航系统的任务管理、输入输出接口控制等功能，甚至运行嵌入式实时操作系统以完成更加复杂的功能。光纤陀螺(FOG)是一种新型高精度的全固态惯性仪表。与机械陀螺相比，光纤陀螺无运动部件和磨损部件，寿命长，重量轻，体积小。在成本相当的情况下，动态范围更大，精度相对较高[2]。GPS能提供24h、全球、全

7、天候的高精度测量定位服务，其不足之处在于自主性和可靠性差，易受干扰，接收机数据更新率低，因而难以满足实时测量的要求。而GPS与sINs的组合可以取长补短，可以大大提高输出数据更新率，防止导航定位误差随时间积累，并且提高了可靠性和抗干扰能力，为低成本、轻小型导航与制导系统提供一个非常有吸引力的方案。收稿日期：2007一01—06：修回日期：2007一02—20。作者简介：曲从善(1980一)，男，河南商水人，博士研究生，主要从事组合导航、非线性滤波方向的研究。许华龙(1941一)，男，河南商水人，教授，博导，主要

8、从事导航、制导与控制方向的研究。基予以上考虑，在由光纤陀螺和石英加速度计构成的捷联惯性导航系统的基础上，加入了GarminGPS25接收GPS信息，利用卡尔曼滤波技术，采用内组合模式，实现了SINS／GPS组合导航系统的设计。lSINS／GPS组合方案设计1．1硬件配置组合导航系统由3只光纤陀螺、3只石英挠性加速度计、GPS定位模块、数据采集与处理电路、安装基座组成，如图1所示。考虑到