GFSINS导航计算机系统设计与实现

论文摘要

用加速度计代替陀螺仪,并且从加速度计测量的比力中解算出载体的角速度,进而只用加速度计来组成捷联惯导系统,称为无陀螺捷联惯导系统。无陀螺捷联惯导系统不仅可以大幅度降低惯性导航系统的成本,还可以克服陀螺无法适应大角度测量的弱点。因此,对无陀螺捷联惯导系统的研究越来越受到国内外专家学者的重视。本文所研究的重点在于为验证无陀螺捷联惯导系统理论的正确性提供试验平台。本文推导了载体上任一点的加速度输出及无陀螺捷联惯导系统中加速度计的输出公式,在理论上验证了无陀螺捷联惯导系统的可行性。并在此基础上,重点做了以下几个方面的工作:首先,设计并实现了基于DSP的无陀螺捷联惯导系统的硬件架构,包括加速度计的配置、加速度计输出信号调理和导航计算机系统硬件设计。导航计算机系统硬件组成主要包括串口通信和数据采集两部分。其次,编写了导航计算机系统硬件功能实现所需要的驱动程序。最后,对导航计算机系统的串口通信和数据采集做了测试,并对测试过程中出现的问题,提出了解决方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 惯性导航系统的分类
• 1.1.2 惯性导航系统的发展概况
• 1.2 无陀螺捷联惯导系统的研究现状
• 1.3 本课题研究内容
• 第2章 无陀螺捷联惯导系统的基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 惯性导航系统基本工作原理
• 2.2.1 惯性导航系统中的坐标系
• 2.2.2 惯性导航系统中的坐标变换
• 2.2.3 惯性导航简化原理
• 2.3 无陀螺捷联惯导系统的加速度输出
• 2.3.1 载体上任一点的加速度输出
• 2.3.2 无陀螺捷联惯导系统的加速度计的输出
• 2.4 无陀螺捷联惯性导航系统的工作原理
• 2.5 本章小结
• 第3章 GFSINS导航计算机系统硬件设计与实现
• 3.1 引言
• 3.2 系统硬件总体方案设计
• 3.3 加速度信号产生及调理电路
• 3.3.1 加速度传感器的选型
• 3.3.2 加速度传感器的配置
• 3.3.3 加速度信号调理电路的实现
• 3.4 电源模块
• 3.5 DSP主控模块
• 3.5.1 TMS320C6713的主要特点
• 3.5.2 TMS320C6713的最小硬件系统设计与实现
• 3.5.3 TMS320C6713的扩展接口设计与实现
• 3.5.4 TMS320C6713的McBSP接口设计与实现
• 3.6 串口电路设计与实现
• 3.6.1 利用MAX3111E实现UART
• 3.6.2 利用TL16C554A实现UART
• 3.6.3 多协议异步串口设计与实现
• 3.7 模数转换模块的设计与实现
• 3.7.1 AD73360的特点
• 3.7.2 AD73360与DSP接口及级联设计
• 3.8 电平转换电路设计与实现
• 3.8.1 各种电平的转换标准
• 3.8.2 3.3V与5V电平转换的形式
• 3.8.3 DSP与外围器件的接口
• 3.9 本章小结
• 第4章 GFSINS导航计算机系统驱动程序设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 TMS320C6713初始化程序设计与实现
• 4.2.1 EMIF接口程序设计
• 4.2.2 McBSP接口程序设计与实现
• 4.2.3 定时器程序设计与实现
• 4.2.4 中断程序设计与实现
• 4.3 串口驱动程序设计与实现
• 4.3.1 TL16C554A驱动程序
• 4.3.2 MAX3111E驱动程序
• 4.4 AD采样驱动程序设计与实现
• 4.4.1 AD73360的工作模式及时序
• 4.4.2 AD73360的级联操作
• 4.5 BootLoader
• 4.6 本章小结
• 第5章 GFSINS导航计算机系统调试
• 5.1 引言
• 5.2 系统调试方法
• 5.2.1 硬件调试方法
• 5.2.2 软件调试方法
• 5.3 系统硬件测试
• 5.3.1 九加速度计输出测试
• 5.3.2 AD采样输出测试
• 5.3.3 GFSINS系统输出测试
• 5.4 出现的问题和解决方法
• 5.4.1 串口传送浮点数问题及解决方法
• 5.4.2 采样精度问题及解决方法
• 5.4.3 异常数据问题及解决方法
• 5.5 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