[實用新型]一種慣性導航系統用導航計算機

有效

• 申請號: 202023215694.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN214470910U
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 杜勇;熊海宏;王盛;楊玉孔;原鵬;伍新瑋
• 申請（專利權）人: 武漢華中天易星慣科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G06F1/18
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 李硯明

本實用新型提供了一種慣性導航系統用導航計算機，以Zynq7000全可編程SoC作為核心處理器，配置時鐘、電源、存儲、接口等單元組成導航計算機的硬件部分，利用Zynq7000可編程邏輯單元實現數據采集，內嵌雙核ARM處理器實現慣性導航算法。本實用新型在單一處理器芯片上實現了慣性器件原始數據采集，導航信息預處理，導航解算等功能，解決了現有導航計算機體積大、功耗高、計算能力不足的問題。

技術領域

本實用新型屬于導航系統技術領域，具體涉及一種慣性導航系統用導航計算機。

背景技術

慣性導航系統是一種利用安裝在運載體上的陀螺儀和加速度計來測定運載體狀態的一個系統。其中陀螺儀用來敏感角運動信息，加速度計用來敏感線運動信息，根據陀螺儀和加速度計的數據，慣導系統可以確定載體在慣性參考系中的運動。

相比于其他類型的導航系統，如衛星導航、天文導航、無線電導航等導航系統，慣性導航系統是完全自主的，它既不向外發射信號，也不從外部接收信號，它根據初始時刻運載體的精確位置，利用慣性測量值不斷推算啟動之后載體的運動狀態。慣性導航系統由于其完全自主的特性，被廣泛應用潛艇、艦船、飛機、火箭、衛星等軍事領域。

導航計算機是慣性導航系統的一項核心關鍵技術，其主要任務是采集慣性器件陀螺儀和加速度計輸出的信號，并根據采集的慣性信息和外部裝訂的初始位置信息進行導航解算力學編排，得到運載體的航向、姿態、速度、位置等導航信息。導航解算力學編排涉及大量高階矩陣運算和多項式運算，運算量大；且計算頻率對導航精度有直接的影響，這對導航計算機性能提出了很高要求。傳統的導航計算機采用單DSP+FPGA、雙DSP+FPGA、SoC、PC等架構方案，隨著低功耗、小型化、高精度慣性導航系統的發展態勢，傳統導航計算機已無法滿足新型慣導的需求。

實用新型內容

本實用新型的目的是為解決慣性導航系統中傳統導航計算機體積大、功耗高、計算能力有限的問題，提出一種高性能、體積小的導航計算機。

本實用新型的具體技術方案是一種慣性導航系統用導航計算機，所述導航系統包括慣性測量單元、信息交換單元和所述導航計算機，其特征在于，所述導航計算機包括處理模塊、數字隔離模塊、測溫模塊、寄存模塊、內存模塊和存儲模塊；并且還包括數字接口模塊和網絡接口模塊中至少一個；

所述數字隔離模塊為隔離芯片，所述數字隔離模塊的輸入端與所述慣性測量單元連接，所述數字隔離模塊的輸出端與所述處理模塊連接，用于獲取所述慣性測量單元中導航參數數據并輸入所述處理模塊；

所述測溫模塊為測溫芯片，所述測溫模塊的輸入端所述慣性測量單元連接，所述測溫模塊的輸出端與所述處理模塊連接，用于獲取所述慣性測量單元中溫度參數數據并輸入所述處理模塊；

所述寄存模塊為QSPI寄存器，所述寄存模塊與所述處理模塊連接；

所述內存模塊為內存，所述內存模塊與所述處理模塊連接；

所述存儲模塊為非易失性存儲器，所述存儲模塊與所述處理模塊連接；

所述數字接口模塊為隔離式收發器，所述數字接口模塊一端與所述處理模塊連接，另一端與所述信息交換單元連接，用于所述處理模塊與所述信息交換單元進行數據交互；

所述網絡接口模塊為以太網芯片，所述網絡接口模塊一端與所述處理模塊連接，另一端與所述信息交換單元連接，用于所述處理模塊與所述信息交換單元進行數據交互。

更進一步地，所述慣性測量單元包括具有RTD熱電阻的陀螺儀和加速度計；所述測溫模塊為測溫芯片LTC2983，所述測溫芯片的輸入端分別與陀螺儀和加速度計內部的RTD熱電阻連接。

更進一步地，所述數字隔離模塊是六通道隔離芯片ADuM7640；所述隔離芯片用于進行所述陀螺儀和加速度計脈沖數據信號采集。