CN103900575B - 一种双dsp分步式pos实时导航解算系统 - Google Patents

一种双dsp分步式pos实时导航解算系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双DSP分步式POS实时导航解算系统，包括第一处理装置和第二处理装置，所述第一处理装置包括第一DSP处理器、第一FPGA电路和UART串口电路；所述第一FPGA电路与第一DSP处理器相连接；所述第二处理装置包括第二DSP处理器和与第二DSP处理器相连接的第二FPGA电路。本发明采用双DSP结构实现了算法和产品功能开发的分工，降低甚至消除了用户功能代码对算法的影响，可以提升开发人员的工作效率，缩短产品的研发周期。

Description

一种双DSP分步式POS实时导航解算系统
技术领域
本发明涉及导航技术领域，尤其涉及一种双DSP分步式POS实时导航解算系统。
背景技术
位置姿态测量系统（Position and Orientation System，POS）是一种特殊的惯性/ 卫星组合测量系统，可精确测量遥感载荷中心的位置、速度和姿态等运动参数，是高分辨率航空遥感系统实现运动补偿的关键设备。随着飞行平台技术的革新，航空遥感向多遥感载荷及阵列载荷方向发展。但是，由于多个观测载荷分布在非刚性平台的不同位置，存在挠曲变形、振动等因素，传统的单一POS 无法实现多点的高精度测量。此时，每个载荷都需要使用 POS 提供运动参数进行补偿，形成一个多测量节点的分布式 POS 系统。但是，简单的在每个载荷上安装一个 POS，会带来系统体积、质量和成本的急剧增加。因此，分布式 POS系统设计由一个高精度的主 POS 系统和分布在不同测量节点的多个小型惯性测量单元（Inertia Measurement Unit，IMU）共同构成，其中，小型子 IMU 完成不同测量节点运动信息的测量，并传输给主 POS 系统实现数据融合，最终在主 POS 中得到不同测量节点的高精度位置、速度和姿态信息，实现多个观测载荷的运动补偿。由于高精度实时导航组合算法复杂，占用MCU（微处理器）资源大，加上POS产品为实现用户功能需求的应用代码也会占用MCU资源，不同用户需求导致占用的MCU资源也不一样。往往为了满足不同用户需求或者更新升级功能，要对同一精度的组合算法代码和功能应用代码重新组织编写，不仅延长了产品开发周期，也降低了产品性能的一致性，对开发人员的能力要求也很高。
为了提高产品性能（导航精度）的一致性，缩短POS产品开发周期，设计了双DSP结构。如图1，DSP1实现IMU和GPS实时导航算法的主要部分，DSP2实现实时导航算法的副项以及用户功能。这样可以实现算法研究人员和产品开发人员的分工和并行开发。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种双DSP分步式POS实时导航解算系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
双DSP分步式POS实时导航解算系统，包括第一处理装置和第二处理装置，所述第一处理装置包括第一DSP处理器、第一FPGA电路和UART串口电路；所述第一FPGA电路与第一DSP处理器相连接；所述第二处理装置包括第二DSP处理器和与第二DSP处理器相连接的第二FPGA电路；
所述第二FPGA用于向第一DSP和第二DSP处理器发出时间同步信号，时间同步信号的确定方法为：第二FPGA产生一个本地时钟，与从GPS或北斗卫星接收机获得的有效PPS信号进行对比，计算两者的差值数据，第二FPGA利用反馈的差值数据调整本地时钟，在不断重复进行以上秒脉冲同步的过程中，达到输出精密的时间同步信号；
所述第二FPGA还用于接收并解析IMU数据，每帧数据解析完成后，向第二DSP发出中断请求；
第二FPGA还用于根据时间同步信号确定第一DSP和第二DSP处理器的处理周期；
所述第一DSP用于将GPS或北斗的卫星定位数据和IMU数据进行融合，得到系统所需的实时高精度导航数据；并输出与卫星定位数据频率相同的高精度导航定位数据给第二DSP；
所述第二DSP用于响应第二FPGA的中断，解算IMU数据；
所述第二DSP还用于将接收的第一DSP输出的高精度实时导航数据与IMU数据进行组合，输出与IMU数据相同的高频率导航真值数据。
所述UART串口电路用于第一DSP和第二DSP处理器之间的数据交互。
按上述方案，所述第一处理装置还包括JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器，所述JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器分别与第一DSP处理器相连接。
按上述方案，所述外扩DSRAM存储器用于存储实时解算处理信息；所述外扩FLASH存储器用于存储DSP程序。
按上述方案，所述第二处理装置还包括JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器，所述JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器分别与第二DSP处理器相连接。
按上述方案，所述第一DSP处理器和第二DSP处理器采用TMS320C6713型号DSP处理器。
本发明产生的有益效果是：
1.本发明采用双DSP结构实现了算法和产品功能开发的分工，降低甚至消除了用户功能代码对算法的影响，可以提升开发人员的工作效率，缩短产品的研发周期。
2. 本发明中第一DSP直接输出与卫星定位数据相同频率的导航数据，消除了用户功能代码对算法的影响，系统延时减少；在第二DSP中可以实现更多针对不同用户需求的应用开发。例如加入插值算法，可以实现更高频率的导航解输出；实时生成的短延时导航数据，加上可配置参数控制可以实现导航解固定时延输出。
3. 第一DSP稳定后，不同用户功能不对算法造成任何影响,不同功能产品导航定位精度可以做到统一，产品性能一致性好。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，双DSP分步式POS实时导航解算系统，包括第一处理装置和第二处理装置，即处理模块1和处理模块2，第一处理装置包括第一DSP处理器、第一FPGA电路和UART串口电路；第一FPGA电路与第一DSP处理器相连接；第二处理装置包括第二DSP处理器和与第二DSP处理器相连接的第二FPGA电路。
第二FPGA用于向第一DSP和第二DSP处理器发出时间同步信号，时间同步信号的确定方法为：第二FPGA产生一个本地时钟，与从GPS或北斗卫星接收机获得的有效PPS信号进行对比，计算两者的差值数据，第二FPGA利用反馈的差值数据调整本地时钟，并不断重复进行上述秒脉冲同步的过程中，达到输出精密的时间同步信号；
接收机产生的PPS信号的误差 ，FPGA修正周期为1s。时钟电路的频率精度为0.1ppm，考虑温度和环境等因素对晶振的影响，触发信号的最大时间误差为： ，满足小于5μs的设计要求。
第二FPGA还用于接收并解析IMU数据，每帧数据解析完成后，向第二DSP发出中断请求；
第二FPGA根据时间同步信号确定第一DSP和第二DSP处理器的处理周期；
第一DSP用于将GPS或北斗的卫星定位数据和IMU数据进行融合，得到系统所需的实时高精度导航数据；并输出与卫星定位数据频率相同的高精度导航定位数据给第二DSP；
第二DSP用于响应第二FPGA的中断，解算IMU数据；
第二DSP还用于将接收的第一DSP输出的高精度实时导航数据与IMU数据进行组合，输出与IMU数据相同的高频率导航真值数据。
UART串口电路用于第一DSP和第二DSP处理器之间的数据交互。
第一处理装置还包括JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器，所述JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器分别与第一DSP处理器相连接；外扩FLASH存储器用于存储DSP程序。
第二处理装置还包括JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器，所述JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器分别与第二DSP处理器相连接；第二处理装置中的外扩DSRAM存储器用于存储实时解算处理信息；第二处理装置中的外扩FLASH存储器用于存储DSP程序。
第一DSP处理器和第二DSP处理器采用TMS320C6713型号DSP处理器。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种双DSP分步式POS实时导航解算系统，其特征在于，包括第一处理装置和第二处理装置，所述第一处理装置包括第一DSP处理器、第一FPGA电路和UART串口电路；所述第一FPGA电路与第一DSP处理器相连接；所述第二处理装置包括第二DSP处理器和与第二DSP处理器相连接的第二FPGA电路；
所述第二FPGA用于向第一DSP和第二DSP处理器发出时间同步信号；上述时间同步信号的确定方法为：第二FPGA产生一个本地时钟，与从GPS或北斗卫星接收机获得的有效PPS信号进行对比，计算两者的差值数据，第二FPGA利用反馈的差值数据调整本地时钟；在不断重复进行以上同步的过程中，达到输出精密的时间同步信号；
所述第二FPGA还用于接收并解析IMU数据，每帧数据解析完成后，向第二DSP发出中断请求；
第二FPGA还用于根据时间同步信号确定第一DSP和第二DSP处理器的处理周期；
所述第一DSP用于将GPS或北斗的卫星定位数据和IMU数据进行融合，得到系统所需的实时高精度导航数据；并输出与卫星定位数据频率相同的高精度导航定位数据给第二DSP；
所述第二DSP用于响应第二FPGA的中断，解算IMU数据；
所述第二DSP还用于将接收的第一DSP输出的高精度实时导航数据与IMU数据进行组合，输出与IMU数据相同的高频率导航真值数据；所述UART串口电路用于第一DSP和第二DSP处理器之间的数据交互。
2.根据权利要求1所述的双DSP分步式POS实时导航解算系统，其特征在于，
所述第一处理装置还包括JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器，所述JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器分别与第一DSP处理器相连接。
3.根据权利要求1所述的双DSP分步式POS实时导航解算系统，其特征在于，所述第二处理装置还包括JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器，所述JTAG电路、时钟电路、外扩DSRAM存储器和外扩FLASH存储器分别与第二DSP处理器相连接。
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