论文摘要
导航是将运载体从起始点引导到目的地的方法。惯性导航系统（InertialNavigation System,INS）不需要外部信息,具有自主性强的特点。为了使INS从军事领域推广到民用领域,有必要设计开发成本低、体积小、性能强的新型惯性导航设备。论文提出了基于PC104设计惯性导航计算机的设计方案。着眼于嵌入式PC技术的发展,将新型高性能嵌入式PC104芯片（Core-Module 410）应用于惯性导航系统,使系统兼具了体积小和运算能力强的特点,为在小型惯性导航系统中实现复杂的导航算法提供了硬件条件。并且在系统中应用CPLD技术,选用目前性价比比较高的CPLD芯片（Altera公司的EPM7128STC100-7）,使系统的硬件电路设计更灵活,功能更强大,为在不改变硬件电路的情况下进行系统升级提供了可能。根据上述方案设计了惯性导航系统加速度采样板和导航计算机的硬件电路结构。在加速度信号采集电路中,使用VHDL硬件描述语言设计了可逆计数器,该计数器具有锁存结构,允许在计数的同时计算机对数据进行读取。另外,使用CPLD芯片进行逻辑控制,通过设计合理的接口关系,协调不同操作间的工作顺序,从而解决了PC104芯片外围电路较复杂的问题。该论文将嵌入式PC104技术、CPLD技术等新兴电子技术应用于惯性导航计算机中,系统的验证结果表明,基于嵌入式PC104设计的导航计算机实现了小体积、低成本、高性能的要求,基本满足惯性导航系统的实际应用需求。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 惯性导航发展概况1.2 计算机的发展现状1.3 课题研究的背景和意义1.4 本文的主要研究内容和结构安排第2章 惯性导航基本原理及主要组成部分2.1 惯性导航的基本原理2.2 平台式惯性导航系统2.2.1 固定方位半解析式惯导系统2.2.2 固定指北半解析式惯导系统讯息连接关系2.3 惯性导航计算机2.3.1 惯导计算机的任务2.3.2 惯导计算机主要技术指标2.4 本章小结第3章 系统的整体设计思想3.1 基于PC104设计的优越性3.2 系统需求分析3.2.1 功能需求3.2.2 性能需求3.3 数据采集板（由CPLD实现）的设计思想3.3.1 PLD器件的发展概况3.3.2 CPLD/FPGA的设计开发3.4 系统组成3.5 本章小结第4章 加速度信号转换电路的CPLD设计4.1 EDA软件及其应用概述4.1.1 概述4.1.2 硬件描述语言HDL4.1.3 基于 EDA工具的CPLD/FPGA开发流程4.1.4 常用的EDA软件4.2 惯导脉冲/数字转换实现流程4.3 基于 CPLD的加速度信号转换设计4.3.1 CPLD系统设计流程4.3.2 CPLD控制器的结构原理4.4 CPLD芯片的选择4.5 系统的模块划分及各部分实现4.5.1 计数器模块4.5.2 锁存器模块4.5.3 显示模块4.5.4 选址模块4.5.5 采样模块4.6 CPLD结构图及仿真4.7 本章小结第5章 系统的硬件结构及接口关系5.1 PC/104总线简介5.1.1 PC104总线分类5.1.2 PC/104的结构5.2 控制系统的主板选型5.3 计算机内部连线结构图5.4 计算机与惯导系统接线图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附录 部分 VHDL 程序
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