CN105892477A - 惯性导航控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明所述惯性导航控制装置，包括数字信号处理器、可编程逻辑阵列及单片机，所述数字信号处理器与可编程逻辑阵列及单片机分别通过双端口RAM连接，所述可编程逻辑阵列还连接有AD采样模块、模拟开关和采样保持器，所述单片机连接GPS接收机，所述GPS接收机与天线连接。采用本发明所述的惯性导航控制装置，充分体现了实时控制和实时信息处理相分离、信息分布式并行处理的设计思想，由硬件和软件相配合实现了系统高速数据采集、高速信息处理的目标，提高了系统的精度和实时性。采用GPS接收机输出的1PPS脉冲，利用CPLD产生相应的时序，采用硬件实现了MSINS和GPS数据的同步采集，为系统数据有效的融合创造了条件。
Description
技术领域
本发明属于电子通信领域，涉及一种惯性导航控制装置。
背景技术
微型捷联惯性导航系统MSINS(Micro Strapdown
Inertial Navigation System)由三只微小型加速度计、三只微小型陀螺仪构成，六个传感器分别成对地安装在立方体的三个正交平面上，MSINS在体积、重量、成本、功耗、可靠性和寿命等方面具有较大优势。但是微小型陀螺仪、加速度计总体上精度不高；纯惯导系统的速度、位置信息需要通过对加速度的积分获得，因而其定位误差随时间积累，难以完成精度较高的长期导航任务。
全球定位系统（GPS，Globe Position Systerm）是一种高精度的全球三维实时卫星导航系统，24颗卫星中的每颗均用L1 (中心频率为1575.42MHz) 和L2(中心频率为1227.6MHz) 向广大用户连续不断地发送导航定位信号，用导航电文报告自己的位置以及其它在轨卫星的概略位置。全球定位系统（GPS）虽然定位误差不随时间积累，但其不足之处在于它的自主性差，其发射的信号容易受到干扰，接收机数据更新频率低（1Hz），单独使用时难以满足快速、实时的导航要求。
惯性导航系统的优点是不需要与外界交换信息，因此自主性和隐蔽性好， 能连续提供多种导航参数(位置、速度、姿态、航向等)的输出信息，但其误差(尤其是位置误差)随时间积累。GPS全球定位系统的定位和测速精度高，基本不受地域、时间限制，但当载体作大机动飞行或有地形遮蔽时，GPS导航信息有可能中断，单独使用难以满足某些场合下实时控制要求。MSINS与GPS构成的组合导航系统可以克服两者单独工作的缺点，相互取长补短，并且两者都具有体积小和成本低的优点，得到的组合导航系统可以完成较高精度的长期导航任务，在军用、民用等小型化新兴领域，MSINS与GPS组合导航系统具有广阔的应用前景。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种惯性导航控制装置。
本发明所述惯性导航控制装置，包括数字信号处理器、可编程逻辑阵列及单片机，所述数字信号处理器与可编程逻辑阵列及单片机分别通过双端口RAM连接，所述可编程逻辑阵列还连接有AD采样模块、模拟开关和采样保持器，所述单片机连接GPS接收机，所述GPS接收机与天线连接，还包括与所述数字信号处理器连接的多协议异步串口芯片。
优选的，所述数字信号处理器还连接有FLASH SRAM和NVRAM。
优选的，所述数字信号处理器为TL16C550。
优选的，所述多协议异步串口芯片为MAX3160。
采用本发明所述的惯性导航控制装置，充分体现了实时控制和实时信息处理相分离、信息分布式并行处理的设计思想，由硬件和软件相配合实现了系统高速数据采集、高速信息处理的目标，提高了系统的精度和实时性。采用GPS接收机输出的1PPS脉冲，利用CPLD产生相应的时序，采用硬件实现了MSINS和GPS数据的同步采集，为系统数据有效的融合创造了条件。
附图说明
图1为本发明一种具体实施方式结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明所述惯性导航控制装置，包括数字信号处理器、可编程逻辑阵列及单片机，所述数字信号处理器与可编程逻辑阵列及单片机分别通过双端口RAM连接，所述可编程逻辑阵列还连接有AD采样模块、模拟开关和采样保持器，所述单片机连接GPS接收机，所述GPS接收机与天线连接，还包括与所述数字信号处理器连接的多协议异步串口芯片。
系统硬件结构框图参见图1，主要由MSINS数据采集子系统、GPS接收机输出数据采集子系统和DSP导航算法处理子系统三部分组成。
MSINS数据采集子系统由微型惯性测量组合、采样保持器、多路开关MUX、A/D 转换器、双端口存储器、数据采集时序控制器等构成。其中数据采集与存储控制逻辑时序信号完全靠可编程逻辑器件CPLD实现，数据最高采样频率主要取决于所选用的A/D转换器，基本不占用DSP运行时间，因而可实现高速数据采集。陀螺仪和加速度计输出信号经A/D转换成数字信号后，放于双端口RAM中由DSP读取。
GPS接收机输出数据采集子系统主要由GPS射频信号OEM接收板和以单片机为核心的数据采集处理板组成。单片机的全双工异步串行口，一方面可用于接收GPS输出的报文数据，并在进行接收过程中，进行报文的识别、校验和预处理，然后将结果放到双口RAM中；另一方面可发送控制报文给OEM板，让GPS接收机输出所需要的报文。
为降低系统成本，选用TI公司的DSP作为导航算法处理子系统机的核心，它通过两个双端口RAM分别与MSINS数据采集子系统和GPS接收机输出数据采集子系统连接。由于MSINS和GPS数据分别由CPLD和单片机控制，从而实现了分布式控制。DSP根据需要可随时读取双端口RAM中的数据，提高了DSP中数据融合算法的效率。
采用TL16C550和MAX3160设计了RS-232/485/422多协议串口，实现该系统与主机的通信。在系统启动期间，主控设备通过多协议串行接口向DSP发送命令并获取信息反馈，对系统导航参数进行初始化或传递初始对准数据；接收的初始化数据可传送到双口RAM，并由单片机读取，再传递给GPS接收机，以实现GPS的快速初始化和快速锁定卫星。多协议串口还用于输出导航参数，供姿态控制系统使用。
另外，系统还扩展了其内部自带锂电池的非易失NVRAM芯片，用于系统断电时的相关参数保护；为保证系统的可靠性，单片机和DSP系统均设置了各自的看门狗电路。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.惯性导航控制装置，其特征在于，包括数字信号处理器、可编程逻辑阵列及单片机，所述数字信号处理器与可编程逻辑阵列及单片机分别通过双端口RAM连接，所述可编程逻辑阵列还连接有AD采样模块、模拟开关和采样保持器，所述单片机连接GPS接收机，所述GPS接收机与天线连接，还包括与所述数字信号处理器连接的多协议异步串口芯片。
2.根据权利要求1所述的惯性导航控制装置，其特征在于，所述数字信号处理器还连接有FLASH
SRAM和NVRAM。
3.根据权利要求1所述的惯性导航控制装置，其特征在于，所述数字信号处理器为TL16C550。
4.根据权利要求1所述的惯性导航控制装置，其特征在于，所述多协议异步串口芯片为MAX3160。
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Publications (1)
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| CN (1) | CN105892477A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106802355A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-06-06 | 西安航空制动科技有限公司 | 飞机机轮速度高精度采集方法 |
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2016
- 2016-06-07 CN CN201610399502.5A patent/CN105892477A/zh not_active Withdrawn
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