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陀螺光纤陀螺捷联惯导系统硬件平台和设计网

收藏本文 2024-04-06 点赞:6097 浏览:17982 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:光纤陀螺作为一种新型的惯性测量器件,它具有体积小、灵敏度高、动态测量范围宽、集成度高等优点,是未来船舶导航的进展方向之一。而作为处理导航解算的硬件平台显得尤为重要,一个性能稳定,可靠性高,处理能力强的平台,可以简化整个系统复杂度,为软件算法的编写提供了便利。本论文以光纤陀螺的基本原理与捷联惯性导航系统为探讨基础,浅析了光纤陀螺的特性,介绍了干涉式光纤陀螺的基本原理,介绍了萨格奈克效应,对光纤信号进行检测与处理,阐述了捷联惯性导航系统,浅析了捷联系统与平台系统的不同之处。对系统进行需求浅析,以功能和性能两方面进行了浅析,以运算速度、精度、功耗、体积等几个方面考虑,提出了总体案例设计,以DSP(TMS320C6747)为核心,FPGA(EP3C25F256)为辅的光纤陀螺捷联惯性导航系统硬件平台的结构案例,DSP主要用于导航解算,FPGA主要用于采集加速度计与陀螺仪的数据,二者相互补充,各自发挥特点。FPGA与DSP的数据通信是本论文设计的关键,为此,提出了一种结构简单、传输速度快的双机通信策略,通过DSP的EMIFB(专用于SDRAM扩展)接口扩展FPGA,FPGA响应SDRAM的时序,完成二者通信。设计了系统主体电路,满足了电磁兼容的基本要求。软件部分,利用FPGA完成了对加速度与陀螺仪的数据的采集,对时序进行了软件仿真;编写了E2PROM的测试程序,浅析了DSP的“bootloader”机制,利用E2PROM完成了程序的加载,编写了XR16C2850的驱动程序,实现了数据的接收与发送,对各个功能模块进行了测试,并进行了系统联调。最后,对硬件平台进行分模块调试与总体调试,根据系统的功能要求,编写整个系统的测试程序,验证硬件平台的基本功能、性能以及稳定性。对整个系统做出评价,得出结论。关键词:捷联惯性导航系统论文光纤陀螺论文DSP论文FPGA论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-9

    第1章 绪论9-14

    1.1 国内外探讨近况9-10

    1.2 光纤陀螺仪的进展及运用10-11

    1.3 DSP 技术在惯导系统中的运用11-12

    1.4 课题的探讨背景及作用12-13

    1.5 论文的主要工作13-14

    第2章 光纤陀螺捷联系统的论述基础14-21

    2.1 光纤陀螺基本原理及信号处理14-18

    2.1.1 萨格奈克效应14-16

    2.1.2 干涉式光纤陀螺工作原理16-17

    2.1.3 光纤信号检测及处理17-18

    2.2 捷联惯性导航系统18-20

    2.3 本章小结20-21

    第3章 惯导系统平台硬件设计21-39

    3.1 需求浅析21-22

    3.1.1 功能需求21-22

    3.1.2 性能需求22

    3.2 总体案例设计22-23

    3.3 DSP 部分电路设计23-33

    3.3.1 DSP 芯片选型23-24

    3.3.2 电源及复位电路24-26

    3.3.3 PLL 滤波电路26-27

    3.3.4 JTAG 仿真口的设计27-28

    3.3.5 DSP 内部存储器及外部存储器的扩展28-33

    3.4 FPGA 部分电路设计33-35

    3.4.1 FPGA 时钟电路33

    3.4.2 FPGA 数据采集接口33-35

    3.5 惯导系统的通信单元设计35-37

    3.5.1 异步串行通信设计35-36

    3.5.2 UART 通信实现36-37

    3.6 设计中注意的不足37-38

    3.7 本章小结38-39

    第4章 惯导系统平台软件设计39-58

    4.1 惯导系统平台程序流程39-44

    4.1.1 系统初始化40-42

    4.1.2 中断分配42-43

    4.1.3 数据采集流程43-44

    4.2 DSP 相关软件设计44-48

    4.2.1 外扩 UART 通信44-45

    4.2.2 导航解算程序流程45-46

    4.2.3 DSP 启动加载设计和代码固化46-48

    4.3 FPGA 相关软件设计48-57

    4.3.1 FPGA 的设计流程48-50

    4.3.2 加速度计数据采集50-53

    4.3.3 光纤陀螺数据采集53-54

    4.3.4 FPGA 与 DSP 通信54-57

    4.4 本章小结57-58

    第5章 惯导系统平台调试58-68

    5.1 惯导系统平台硬件调试58-59

    5.1.1 系统电源调试58

    5.1.2 FPGA 及其设备调试58-59

    5.1.3 DSP 及其外设调试59

    5.2 惯导系统平台软件调试59-62

    5.2.1 DSP 与 FPGA 协调通信59-60

    5.2.2 E2PROM 调试60-62

    5.3 调试历程中遇到的不足及解决策略62-66

    5.4 系统调试66-67

    5.5 本章小结67-68

    结论68-69

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