基于双DSP和FPGA的导航处理系统设计

机电技术的发展为惯性测量系统的大量应用奠定了基础。针对深海导航应用场合,为了提高深海惯性导航的精度和实时性,设计了基于双数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑门阵列（FPGA）的捷联惯性导航计算机,成功构建了低成本、小型化的捷联惯性导航系统（SINS）。重点描述了双DSP和FPGA导航计算机的硬件设计思路。扼要介绍了系统软件的框架结构。与目前大多数的惯性导航系统相比,该系统体积小、重量轻、功耗低,适用于运算复杂的嵌入式惯性导航系统。实验室车载实验结果证明了上述设计的正确性和可行性。     

SINS/GPS组合导航系统的研究

为了应对导航系统小型化、高精度的要求,提出了基于DSP的捷联惯性导航系统(SINS)/全球定位系统(GPS)组合导航系统。介绍了系统的基本原理、系统的硬件设计,采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法完成了信息融合,对导航样机进行试验。实验结果表明,该组合导航系统降低了成本、提高了精度、具有较高的稳定性。     

基于定点DSP的航姿数据采集与处理系统

为实现航姿参考系统(AHRS)中航姿数据的快速采集和实时处理,设计一种基于定点DSP的航姿数据采集与处理系统.由微电子机械系统(MEMS)加速度传感器和陀螺仪以及三轴磁强计采集到的航姿数据通过高速模数转换器(ADC)转换成数字信号送入定点DSP进行处理,利用ADSP-BF506F的主频可达400 MHz的优势,用软件实现定点DSP模拟浮点运算,在保证实时性的前提下提高数据处理的精度.文中详细介绍了数据采集系统的硬件电路设计以及定点DSP模拟浮点运算的原理和试验方法.该系统方案成本低、抗干扰性强、功耗小,能够有效进行数据采集与处理工作,试验调试取得了良好的效果,为后期的姿态解算工作提供了便利.     

基于零速的航姿误差补偿方法研究

针对航姿系统误差随时间缓慢发散问题,提出基于零速的航姿误差补偿方法。以静基座或振动基座为环境条件,建立航姿系统的姿态误差和速度误差方程等,利用此时载体速度为零的特点,将航姿系统的速度输出作为观测量,设计航姿误差补偿滤波算法,并进行了计算机仿真与离线验证。仿真结果表明:补偿后航向精度优于±4.2′,水平姿态精度优于±0.5′,显著高于未经补偿的系统定姿精度;离线验证结果表明:补偿后航向精度优于±2.2′以内,水平姿态精度优于±0.7′。说明该误差补偿方法有效提高了航姿系统的精度,而且系统误差能够始终保持有效收敛。     

状态χ2检验法在惯性航姿系统内阻尼卡尔曼滤波器中的应用

本文探讨了如何利用惯性测量组合本身的信息来提高捷联航姿系统的姿态精度。根据平台式阻尼网络的思想，设计了捷联式内阻尼卡尔曼滤波器，将惯导系统捷联解算获得的姿态与加速度计估计的姿态进行组合，在系统非加速度状态下，提高了姿态输出的精度。为了实时监测系统的运动状态从而判断内阻尼姿态的有效性，本文成功将状态χ2检验法应用在内阻尼卡尔曼滤波器中，设计了基于2个状态传播器的故障监测器，并通过对故障检测向量元素的检验代替对整个向量的检验，提高了故障监测的灵敏度和可靠性。最后，实际系统的动静态实验验证了本文所提出的方法的有效性。     

SINS/GPS/地磁组合导航系统的研究

为了应对航天、航海和车辆导航对导航系统的精度,提出了基于DSP的捷联惯性导航系统(SINS)/全球定位系统(GPS)/地磁组合导航系统。介绍了该组合导航的系统结构与基本原理,采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法完成对组合导航信息的融合,并对组合导航样机进行车载实验。试验结果表明,该组合导航系统提高了精度、计算速度和稳定性。     

五冗余捷联惯组配置及故障重构技术研究

冗余捷联惯组可以提高运载火箭导航制导系统的可靠性,针对五冗余捷联惯组设计其最优配置方案。方法是基于无故障时系统性能指标函数和发生故障时的导航性能指标函数,对五冗余系统的特殊形态(三正交两斜置结构)进行分析,得到五冗余捷联惯组的最优配置;进一步研究故障发生时对单故障正交轴的重构方法。仿真实例表明,配置方案和重构技术有效,为运载火箭导航制导系统设计提供一种设计思路。     

嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统

研制出基于FPGA和DSP的嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统。该系统硬件由石英微机械陀螺仪、石英挠性加速度计、GPS接收机、数字磁罗盘和基于FPGA和DSP的高速导航计算机模块等组成。在该系统软件方面,采用圆锥误差补偿与划船误差补偿的现代捷联导航算法和含传感器噪声模型的18维扩展Kalman滤波器,并利用惯性传感器和MIMU导航信息对GPS和磁罗盘信号进行质量控制。经车载试验结果表明,该组合导航系统水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于3m。     

本题录按报刊首字拼音字母顺序排列:A,B,C,……

■C一 测控技术(月刊)2003年第1期自动测试系统(ATS)软件的发展及关键技术 李宝安等1海底天然大地磁场的探测邓明等5基于虚拟仪器的高压电气综合测控台的提出与设计蒋爱苏等9某型装甲车动态信息检测记录仪麻伟忠等12预测控制在步进梁加热炉先进控制中的应用研究汪开红等24单相三变在线式UPS全数字控制的设计与实现潘文辉28基于C8051F020单片机无人飞机控制系统硬件平台的设计与开发潘慕绚等30基于DSP的捷联导航计算机设计单茂华等31社址: 北京2351信箱(100022)'.电话:’010-65670337 传感器技术(月刊)2003年第1期仿生气体测量系统——…     

MIMU/偏振光拟牛顿优化航姿求解方法

针对传统磁力计/MIMU组合导航系统存在的抗电磁干扰能力弱、适应性差等问题,提出了一种基于大气偏振分布模式的无人机导航航姿无约束优化求解方法.融合陀螺仪、加速度计、偏振光传感器测量数据,构建基于改进拟牛顿法的姿态最优化解算模型,其中,该模型以最优化理论为基础,引入实时四元数微分构建动态步长因子,预测姿态更新趋势;设计状态判断阈值,自适应判断飞行状态,提高解算精度.实验结果表明,这种方法得到的姿态角静态性能稳定,同时,在动态环境中,该方法得到的姿态角误差值最小,较梯度下降法精度提高50％,较共轭梯度法精度提高37％～50％,表现出较好的动态收敛性与误差稳定性,动态精度较高,能够较准确跟踪姿态变化,可以有效提高偏振光辅助的捷联惯导组合导航系统航姿估计的准确性与可靠性.