文档介绍：南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
导航系统的微小型化和高性能化是现代导航技术发展的趋势之一。论文对微小型捷联惯性
导航系统实现方案进行了深入研究,研制了基于浮点 DSP 的微小型导航计算机平台,研究了陀
螺辅助快速初始对准算法和高性能圆锥补偿算法,搭建了半物理仿真平台,并对研制的微小型
导航系统进行了仿真测试。
针对微小型导航系统对导航计算机处理能力、体积、功耗、适用性等方面的要求,论文研
究了一种基于浮点型 DSP 的高性能微小型导航计算机系统。该系统以浮点型 DSP TMS320C6713
为处理器,以 CPLD 逻辑控制扩展外围接口电路,实现高效实时数据采集、捷联惯性导航解算
和组合导航滤波等功能。
为了缩短微小型导航系统初始对准时间,论文研究了基于东向陀螺量测信息辅助的快速初
始对准算法,推导了算法误差模型,并进行了数字仿真,结果表明该方法在不增加其他设备的
基础上可有效缩短对准时间,实现捷联惯导系统静基座下快速自对准。
捷联惯导系统一般采用旋转矢量姿态算法来消除圆锥误差的影响,从而提高姿态解算精度。
论文针对微小型导航系统工程实现需要,提出了根据陀螺精度等级和圆锥运动剧烈程度确定多
子样圆锥算法最优子样数的方法,并通过仿真对比研究,给出了多种典型环境下确定的最优子
样数。
在理论分析与仿真验证的基础上,论文搭建了微小型导航系统半物理仿真平台,采用实测
IMU数据对系统进行了半物理仿真研究,验证了系统软、硬件性能。
论文设计的基于双精度浮点型DSP的微小型捷联惯导系统具有精度高、接口丰富、体积小和
功耗低等特点,可适用于需求微小型导航系统的各种环境中。
关键词:捷联惯导系统,导航计算机,数字信号处理器,初始对准,圆锥算法
I
基于浮点 DSP 的微小型导航系统设计与工程实现研究
Abstract
Some developing directions of modern navigation system are downsizing and high-performance.
In this paper, a scheme of a micro strap-down inertial navigation system is put forward. A micro
puter based on the floating-point DSP is designed and the high performance navigation
algorithms such as the fast alignment algorithm based on gyro measurement and the coning
compensation algorithm are researched according to the scheme. And the designed micro navigation
system is validated by the semi-physical simulation.
A high performance micro-puter based on the floating-point DSP is designed to
meet the demand of the micro navigation system for processing ability, volume and applicability.
Using the DSP chip TMS320C6713 as the processor and the CPLD to control the extended peripheral
interfaces, puter can plish real-time data collecting, strap-down inertial navigation
algorithm and integrated navigation filtering algorithm.
A fast initial alignment algorithm based on the measurement of the east gyro is studied in order
to reduce the alignment time of the micro navigation system. The error model of the algorithm is
derived and simulated. The result shows that