[發明專利]基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機及其導航解算方法

無效

• 申請號: 201310268183.0
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103323008A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 周廣濤;陶晨斌;王國臣;吳磊;郭善強;張潤峰;李海軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術領域

本發明涉及一種捷聯系統的慣導計算機，特別涉及一種基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機及其導航解算方法。

背景技術

隨著微電子技術的迅速發展，數字信號處理應用需求的不斷增長，DSP控制器應運而生，它是專用于處理數字信號處理算法的微控制器。在捷聯慣性導航系統中應用DSP，可以充分發揮DSP的高速數據處理、數據存儲、數據傳輸等能力，從而完成數字濾波、導航解算、數據通信等任務，使導航系統得到更好的發展。可進一步提高系統的性能、增強系統的穩定性、降低系統的功耗、降低系統的設計復雜度。使用浮點DSP替代普通微處理器(16位)可使運算能力大幅度提升、運算精度更高，隨著DSP的迅速發展，它在雷達處理、保密通信、全球定位、手機和移動基站、醫用圖像、打印機等方面也得到了廣泛應用。

隨著慣性導航在軍事領域的不斷應用，對慣性導航系統的精度有了進一步的要求，導航算法也在不斷的發展，數據處理能力也要相應提高，實時性、穩定性有了進一步的要求。

目前，捷聯慣性導航系統已成為導航系統的主要發展方向，大多應用場合都提出了慣性導航系統小型化、低功耗的要求，如飛機導航系統、艦船導航系統等，但系統大多采用DSP芯片為TI公司的5000系列^[5]或采用雙DSP，而5000系列主頻較低，且運算能力不足以處理復雜的導航運算，雙DSP結構較為復雜，增加了開發難度。

在以TMS320C6713為核心的硬件處理平臺成功用于光纖陀螺捷聯慣性導航系統之后，高性能、低功耗、浮點DSP的性能優勢在導航解算方面得到了充分發揮。隨著慣導算法的不斷深入，在系統運行期間發現了一些問題，如系統處理精度較低，實時性不高，硬件平臺結構復雜，導航數據更新較慢的問題使導航解算的效率較低。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前捷聯系統慣導計算機的導航解算效率低及結構復雜的問題，本發明提供一種基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機其導航解算方法。

本發明的基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機，它包括FPGA數據采集模塊、DSP模塊、存儲模塊和通信模塊；

DSP模塊通過EMIFB接口與FPGA數據采集模塊連接，存儲模塊的存儲信號輸入輸出端與DSP模塊的存儲信號輸入輸出端連接，通信模塊的通信信號輸入輸出端與DSP模塊的通信信號輸入輸出端連接；

所述DSP模塊是采用芯片TMS320C6713實現的。

所述基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機的導航解算方法，該導航解算方法是通過嵌入在DSP模塊內的軟件實現的，所述導航解算方法包括如下步驟：

步驟一：當判斷出FPGA采集模塊采集到三路陀螺信號及三路導航信號時，向其他各個模塊發送初始化信號；

步驟二：校準真實導航坐標系和計算導航坐標系之間的失準角，對失準角進行的補償，得到初始捷聯矩陣；

步驟三：根據訪問EMIFB接口讀取數據得到三路陀螺信號對初始捷聯矩陣進行即時修正四元數并歸一化，得到新的捷聯矩陣；

步驟四：通過步驟三得到的捷聯矩陣和當前時刻旋轉機構的旋轉姿態得到載體的姿態；

步驟五：根據訪問EMIFB接口讀取數據得到的三路加速度計信號對步驟三得到的捷聯矩陣進行比力坐標變換，得到載體的即時修正速度；

步驟六：根據步驟五，得到載體的即時修正速度計算出載體的位置；

步驟七：輸出載體的導航信息，所述導航信息即：步驟四得到的載體的姿態、步驟五得到的載體的即時修正速度和步驟六得到的載體的位置。

本發明的優點在于，采用芯片TMS320C6713作為核心，FPGA為輔的慣導系統硬件平臺，完成數據采集、數據處理、數據通信等任務，本發明的慣導計算機可以滿足光纖陀螺捷聯慣性導航系統的要求，具有采集速度快、運算能力強、功耗低的特點。同時本發明的慣導計算機高度集成化，減小了體積與功耗，使本發明的慣導計算機為小型化和簡單化。同時本發明的慣導計算機及其導航結算方法使導航解算的效率提高了30％。

附圖說明

圖1是本發明所述的基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機的原理示意圖。

圖2為本發明所述的基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機的DSP模塊與FPGA數據采集模塊電氣連接原理示意圖。

圖3為本發明所述的基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機的電源監控電路的原理示意圖。

圖4為本發明所述的基于DSP的光纖陀螺捷聯慣導計算機的復位電路的原理示意圖。