基于双DSP的SINS/GPS车载组合导航系统的设计与软件实现

论文摘要

本文研究并实现的基于双DSP的光纤陀螺SINS/GPS车载组合导航系统是在“十五”预研低成本惯性/卫星组合导航原理样机基础上的预研改进项目。本文对基于双DSP的光纤陀螺SINS/GPS车载组合导航系统的系统设计、软件研制和工程应用等几个方面进行了较为深入的探讨和研究,改进了十五预研原理样机系统设计的不足,以两个数字信号处理器(DSP)为基础,完成并优化了系统软件的设计,并结合工程应用中的实际问题完善了本套系统的容错性能。论文首先阐述了捷联惯性导航系统和组合导航系统的基本原理,介绍了本课题应用的算法方案。然后就本文的重点——基于双DSP的系统设计及软件设计实现开展了具体的研究。论文提出了基于双DSP的系统设计思路,从工程应用的角度对本系统的总体设计作了详细说明,并简单介绍了系统的硬件设计。在系统设计和硬件设计的基础上,论文对本系统的软件设计实现展开了具体的研究,给出了软件的总体结构,以系统主要构成模块为划分,说明了系统控制管理软件、捷联解算软件、组合导航软件和显控软件的详细设计,并结合工程应用给出了系统中断设计、同步设计和接口设计的软件实现。论文还就系统设计和联试过程中遇到的工程应用方面的问题加以总结。最后通过软硬件的集成联试和跑车试验验证了系统设计、导航软件的可靠性和算法的正确性,并通过系统精度分析,给出了试验结果比对曲线图,及系统的纯惯精度和组合精度,验证了组合导航系统达到了预期的效果。目前,本课题已经完成工程样机的研制,这一工作将为提高和完善下一套改进型车载组合导航系统工程样机奠定坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤陀螺捷联惯导的发展及应用前景
• 1.2 组合导航系统发展现状、趋势
• 1.3 课题研究的意义及应用背景
• 1.4 论文主要内容
• 第二章 SINS/GPS组合导航系统
• 2.1 惯导常用坐标系
• 2.1.1 常用坐标系定义
• 2.1.2 坐标系间的转换关系
• 2.2 捷联惯性导航系统
• 2.2.1 捷联惯导基本原理
• 2.2.2 捷联惯导系统初始对准
• 2.2.3 捷联惯导系统数字递推算法
• 2.2.4 捷联惯导系统误差分析
• 2.3 SINS/GPS组合导航系统
• 2.3.1 SINS/GPS组合
• 2.3.2 卡尔曼滤波器设计
• 2.3.3 闭环校正和开环校正
• 2.3.4 系统故障检测和隔离
• 2.4 本章小结
• 第三章 车载组合导航系统的系统设计
• 3.1 系统总体方案设计
• 3.2 系统软硬件平台选型
• 3.3 系统硬件总体设计
• 3.4 系统软件总体设计
• 3.5 系统详细设计
• 3.5.1 系统组成
• 3.5.2 系统部件设计
• 3.5.3 系统结构设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 车载组合导航系统的硬件设计
• 4.1 导航处理器电路板设计
• 4.1.1 DSP硬件设计
• 4.1.2 外围扩展电路设计
• 4.2 对外接口电路板设计
• 4.3 电源板
• 4.4 背板
• 4.5 本章小结
• 第五章 车载组合导航系统的软件设计
• 5.1 软件设计概述
• 5.2 软件开发环境
• 5.3 软件总体结构
• 5.3.1 主要模块构成
• 5.3.2 中断设计
• 5.3.3 同步设计
• 5.3.4 接口设计
• 5.4 软件详细设计
• 5.4.1 控制管理软件设计
• 5.4.2 捷联解算软件设计
• 5.4.3 组合导航软件设计
• 5.4.4 显控软件设计
• 5.4.5 BIT软件设计
• 5.5 设计中遇到的问题及解决方法
• 5.6 软件工程化
• 5.7 软件测试
• 5.8 本章小结
• 第六章 系统工程样机试验研究
• 6.1 静态试验研究
• 6.2 跑车试验研究
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果