文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
双CPU结构捷联导航数据处理系统硬件设计
姓名:徐胜
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:高延滨
20070201
摘要本文主要研究了一种基于高性能浮点和十六位单片机的双峁沟慕萘5己绞荽硐低场8孟低乘獵分工协作,充分的发挥了该型愿〉闶莸拇砭ǘ雀摺⑺俣瓤斓哪芰Σ⑶一利用单片机控制能力强的特点,有效的弥补了涌谏佟⒖刂迫醯娜钡悖使得系统可以同时进行采集和处理数据。该方案既在提高性能的同时还节约了成本,减少了体积,降低了功耗,完全符合新一代捷联导航系统方案的性能指标。文中结合现代导航技术发展的特点和导航计算机系统的实际需求,详细阐述了捷联导航计算机硬件设计的主要设计思想,经过分析研究和选型,设计了捷联导航计算机系统的总体方案和硬件电路。本系统设计采用单片机的双逑到峁狗桨福珼主要负责数据的处理,单片机主要负责信号采集和系统的输入输出控制,两者结合实现优势互补,充分发挥各自的特长。此外,如何解决好氲テ慕涌谟胧萃ㄑ段侍馐巧杓艱与单片机双刂葡低车墓丶>治雎壑ぃ疚奶岢隽艘恢纸峁辜虻ァ⒊杀镜且易于实现的双机通信方法。系统中,ü鼿接口和单片机实现数据通讯,获取单片机采集的数据和向单片机发送输入输出控制信号。偷片机及其其他外设的逻辑译码通过大规模可编程逻辑器件实现。研究结果表明,以:诵纳杓频闹鞔邮剿ɑ峁沟慕萘5己郊扑慊其结构配置与任务分配合理,软硬件协同流畅,具备速度快、精度高、体积小、功耗低的特点,系统性能明显高于传统的捷联导航系统,对于扩展捷联系统的应用领域具有一定的积极作用。关键词:捷联导航系统;籆;单片机;哈尔滨工程大学硕士学位论文
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鹚哈尔滨工程大学学位论文原创性声明日期:娜≥其本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已本声明的法律结果由本人承担。注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到作者┳:
第滦髀捷联惯导系统的发展及应用捷联式惯性导航系统是把惯性敏感器——陀螺仪和加进度计直接安装在惯性导航系统,是利用惯性敏感器件、基准方向和最初的位置信息来确定载体的方位、位置和速度的自主式航迹递推导航系统。惯性导航系统完全依靠载体自身的设备进行导航,不与外界发生任何声、光、电、磁的联系,因此它具有自主性、隐蔽性、实时性和全天候等优点,在各种运载体的导航、制导、定位和稳定控制中获得了广泛的应惯性导航系统又可以分平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统两大类,前者是将陀螺仪和加速度计安装在一个稳定平台上,以平台坐标系为基准测量运载体运动参数的惯性导航系统,后者是将惯性敏感器勇莺图铀俣计苯影沧霸谠嗽靥迳希辉傩枰N榷ㄆ教ê统8杉芟低车墓咝缘己较低场运载体上,将惯性敏感器输出的量测信息直接送至导航计算机中进行实时的姿态矩阵解算,通过姿态矩阵把惯性导航系统中加速度计测量到的运载体纵、横向的加速度信息,转换到导航用的动参考坐标系轴向,然后再进行导航计算;并从姿态矩阵的有关元素中提取运载体的姿态角紫蚪鞘笞菀〗锹横摇角口K运担诮萘J焦咝缘己较低持校怯傻己郊扑慊赐瓿删哂常平架的稳定平台功能,即用“数学解析平台”取代稳定平台的功能。捷联导航系统原理图如图所示“捷联惯导系统发展的历史“。可以追溯到年卜嫉闹频甲盎疲把一个自由陀螺仪固定在弹体上,让陀螺仪的主轴对准导弹的飞行方向,直接利用陀螺仪的定轴性,导弹稍一偏离飞行航向陀螺仪就带动控制机构改变导弹的方向,回到预定的弹道上来。惯性元件直接固联在弹体上敏感导弹的角运动,从这点上可以算作捷联式惯性导航系统的雏形,是一种位置捷联装置。年,捷联系统作为宇宙飞船的应急备份装置,在阿波罗癫用。哈尔滨工程大学硕士学位论文
至世纪年代以来,捷联系统的核心部件一一惯性测量装置和计算机导航谱榧—’颂卣蠹扑鉱蚣扑铀俣菼一扑鉲图捷联式惯导系统原理框图发生爆炸时将飞船引导到返回地球的轨道上,起了决定性的作用。现在得到应用的捷联系统与的制导已是面耳全非了。现在的捷联系统中都是测量绕载体三个轴的角速率,故称速率捷联:如用自由陀螺仪,测量载体的转角,则称为位置捷联。技术有很人发展,随着电子技术、计算机技术、现代控制理论的不断进步,为捷联惯性技术的发展创造有利条件。硬件方面,新一代低成本中等精度的惯性器件如压电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、石英加速度计的研制成功,,因而具有结构牢固、可靠性高、启动时间短和对线