无陀螺惯导系统中数据采集及处理模块的设计与实现

论文摘要

无陀螺捷联惯性导航系统(简称GFSINS)是把加速度计直接安装在载体上,舍弃了陀螺仪,而单纯利用加速度计输出的比力信号完成所有导航参数解算的捷联式惯性导航系统。具有低成本、高可靠性、低功率、长寿命、快速反应等优点。为更深入地研究无陀螺捷联惯导系统的特性,不断完善其相关理论知识,应该说研制一套原理样机系统,对现有的理论进行验证和充实,是在研究无陀螺捷联惯导系统并使其最终成功走向工程实践的这样一个过程中,必须要有的一个重要的步骤!本文正是在这样的前提下,研制开发一套数据采集与处理系统,因为对于无陀螺惯导系统来说,数据采集与数据处理模块是系统中不可缺少的重要组成部分,首先加速度计输出的比力信号,要通过信号调理,将信号变成适合AD器件的输入范围,并存储采样结果。这部分功能主要就是由数据采集功能模块来完成;其次在进行解算之前,根据整个硬件系统对比力信号的转换关系,将采样得到的数字量还原为原来的模拟量比力信号,进而再进行导航解算,并根据实际的需要,将信息传递给PC机或其它的硬件系统,完成一些辅助的功能。诸如数据分析,数据的显示,曲线的绘制等。本论文的主要工作内容如下:1.设计与调试一套数据采集及处理系统。该系统要实现数据采集功能,数据处理功能,并能与其它硬件系统进行数据交换。2.编写与调试系统的实时运行程序。包括硬件电路的初始化程序,无陀螺惯导系统的实时导航解算程序。3.设计与调试PC机主控制应用程序。应用程序主要完成能对硬件系统进行控制,并能与其进行数据交换的功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 无陀螺惯导系统概述
• 1.2 数据采集及数据处理技术现状
• 1.3 课题的研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 无陀螺捷联惯导系统
• 2.1 非质心处比力方程
• 2.2 六加速度计的安装方式及其比力
• 2.3 姿态角速度的解算
• 2.4 加速度计精度对解算误差的影响
• 2.4.1 不考虑加速度计误差下的仿真结果
• 2.4.2 考虑加速度计常值误差下的仿真结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件系统的总体设计方案
• 3.1 无陀螺捷联惯导原理系统的工作流程
• 3.2 电路的总体原理
• 3.3 DSP及其片内外设
• 3.3.1 EMIF模块
• 3.3.2 EDMA模块
• 3.3.2 MCBSP模块
• 3.3.3 GPIO模块
• 3.3.4 PLL模块及系统时钟
• 3.3.5 Timer模块
• 3.4 系统逻辑控制模块
• 3.4.1 CPLD芯片简介
• 3.4.2 VHDL语言
• 3.5 AD转换模块
• 3.6 DSP外扩存储器接口
• 3.6.1 程序存储器 FLASH
• 3.6.2 数据存储器 SDRAM
• 3.6.3 数据缓存 FIFO
• 3.7 串行通信模块
• 3.8 电源模块
• 3.9 PCB设计需要考虑的若干因素
• 3.9.1 层的设置
• 3.9.2 布局
• 3.9.3 布线
• 3.9.4 过孔
• 3.10 本章小结
• 第4章 硬件系统的调试
• 4.1 电源及时钟模块的调试
• 4.1.1 电源模块的调试
• 4.1.2 时钟模块的调试
• 4.2 DSP代码调试环境以及 CSL
• 4.2.1 CCS使用简介
• 4.2.2 片上支持库 CSL
• 4.3 DSP调试
• 4.4 SDRAM的调试
• 4.5 FLASH的调试
• 4.6 AD与FIFO调试
• 4.6.1 FIFO的调试
• 4.6.2 AD和 FIFO的联合调试
• 4.7 串行通信调试
• 4.8 本章小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 系统运行主程序
• 5.1.1 DSP初始化程序
• 5.1.2 中断服务子程序
• 5.1.3 数据采集和处理子程序
• 5.1.4 无陀螺惯导系统解算程序
• 5.2 主机应用程序
• 5.2.1 MSComm控件介绍
• 5.2.2 VC中应用MSComm控件编程的步骤
• 5.2.3 VARIANT与类 COleSafeArray
• 5.2.4 主机应用程序简介
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录 系统原理图