| 【中文题名】 | 光纤陀螺捷联导航数据处理系统软硬件设计与实现 |
| 【英文题名】 | The Design and Realization of Hardware and Software on FOG Strapdown Navigation Data Processing System |
| 【学科专业】 | 导航、制导与控制 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 光纤陀螺,数据处理,软硬件设计,信号采集,, |
| 【英关键词】 | Fiber Optical Gyroscope,Data process,Design Of Hardware and Software,Data Collection, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>数据收集和处理系统 |
| 【论文摘要】 |
捷联式惯性导航系统是一种十分先进的惯性导航系统，它采用数学平台来代替实体平台，即通过导航计算机实时计算出姿态矩阵建立起数学平台，它与平台式导航系统相比具有体积小，重量轻，成本低，可靠性高的特点，是今后惯性导航技术的发展方向；而光纤陀螺自诞生以来，由于其具有寿命长，动态范围大，瞬时启动，结构简单，尺寸小，重量轻，全固态等突出优点而获得广泛应用。本文以实际工程为背景，对光纤陀螺捷联导航系统的设计进行了研究，完成了系统板的硬件设计和软件设计。
针对实际应用中对加速度计信号采集精度不够、初始化参数读写过于复杂的问题，提出了整体的全新的设计，本文首先介绍了光纤陀螺和捷联导航系统的基本原理，给出了系统设计的理论基础，对∑-△型A/D原理进行了分析，对比了两种加速度计采集方案，指出改进方法的优越性，给出采集设计的优化方法，重点介绍了系统板的硬件搭建和FPGA的软件设计及DSP软件的设计。
光纤陀螺捷联导航系统板的硬件是以DSP+FPGA为基础搭建的，各硬件单元围绕DSP+FPGA的主干结构展开并实现其各自功能，它们是陀螺数据采集电路，加速度计数据采集电路，温度数据采集电路，外部通讯接口电路，程序引... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
5-6 |
|
ABSTRACT |
6-10 |
|
第1章 绪论 |
10-16 |
|
1.1 惯性技术的重要性 |
10 |
|
1.2 惯性技术的发展状况 |
10-11 |
|
1.3 光纤陀螺的发展状况 |
11-13 |
|
1.4 光纤陀螺与惯性技术的结合 |
13-14 |
|
1.5 论文的内容及工作 |
14-16 |
|
第2章 光纤陀螺捷联导航系统原理 |
16-27 |
|
2.1 引言 |
16 |
|
2.2 光纤陀螺的工作原理 |
16-19 |
|
2.3 惯性导航的基础知识 |
19-23 |
|
2.3.1 地球几何参数及物理参数 |
19 |
|
2.3.2 常用坐标系 |
19-21 |
|
2.3.3 载体坐标系与导航坐标系之间的转换 |
21-23 |
|
2.4 惯导系统基本方程 |
23-25 |
|
2.4.1 比力及比力方程 |
23-24 |
|
2.4.2 惯导系统的基本方程 |
24-25 |
|
2.5 捷联惯性导航的基本原理 |
25-26 |
|
2.6 本章小结 |
26-27 |
|
第3章 加速度计信号采集的分析与设计 |
27-44 |
|
3.1 引言 |
27 |
|
3.2 加速度计采集的常用方案及选择 |
27-29 |
|
3.3 ∑-△型 A/D转换器原理分析 |
29-33 |
|
3.4 加速度计信号采集设计 |
33-43 |
|
3.4.1 AD7716的采集方案与分析 |
33-39 |
|
3.4.2 FPGA程序综合优化方法 |
39-43 |
|
3.5 本章小结 |
43-44 |
|
第4章 数据处理系统的硬件设计 |
44-64 |
|
4.1 引言 |
44 |
|
4.2 硬件电路的整体构想 |
44-45 |
|
4.3 DSP+FPGA主干单元设计 |
45-47 |
|
4.4 陀螺信号采集单元设计 |
47-48 |
|
4.5 温度信号采集单元设计 |
48-53 |
|
4.5.1 温度信号采集单元硬件设计 |
48-51 |
|
4.5.2 温度采集的FPGA设计 |
51-53 |
|
4.6 与上位机通信单元设计 |
53-57 |
|
4.6.1 电平转换电路设计 |
53 |
|
4.6.2 多路串口波特率设置设计 |
53-57 |
|
4.7 辅助功能单元设计 |
57-60 |
|
4.7.1 供电电路设计 |
57-58 |
|
4.7.2 上电复位电路设计 |
58-60 |
|
4.8 程序存储单元设计 |
60-63 |
|
4.9 本章小结 |
63-64 |
|
第5章 基于DSP的软件设计 |
64-84 |
|
5.1 引言 |
64 |
|
5.2 DSP TMS320VC33编程语言介绍 |
64-70 |
|
5.2.1 混合编程的方式 |
65 |
|
5.2.2 独立的 C与汇编模块的接口 |
65-70 |
|
5.3 DSP软件设计 |
70-75 |
|
5.4 初始化参数读写设计 |
75-78 |
|
5.5 对系统功能测试 |
78-83 |
|
5.6 本章小结 |
83-84 |
|
结论 |
84-85 |
|
参考文献 |
85-88 |
|
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
88-89 |
|
致谢 |
89 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384735 |
