一种姿态测量系统的FPGA和DSP设计与实现

为了实现对某弹载系统的姿态测量,提出一种基于FPGA+DSP的姿态测量系统的设计.系统采用FPGA作为逻辑控制核心,完成对MEMS传感器输出的陀螺加表数据的采集,并通过EMIF接口完成与DSP的数据通信.DSP完成对姿态信息的解算,并由FPGA通过RS422接口将更新后的姿态信息上传至上位机.系统选用地理坐标系作为导航坐标系,利用四元数法及Kalman信息融合算法对采集到的姿态信息进行解算.测试结果表明,该系统输出的姿态信息精度较好,总体角误差在0.5°以内.     

一种基于TMS320 C6713的捷联惯导系统设计

为适应目前捷联惯性导航系统（ SINS）实时性好、速度快、精度高、小型化、低功耗发展需求,设计一种DSP＋FPGA的捷联惯导系统平台,采用FPGA完成传感器数据采集与控制;采用高性能TMS320C6713 DSP为核心处理器完成航姿解算;介绍了FPGA与DSP数据交互关系;DSP程序采用C语言和汇编语言编写,FPGA设计采用VHDL语言描述;实验证明：设计可行,姿态角误差在0.05°范围内,精度符合设计要求。     

基于FPGA和DSP的嵌入式导航计算机的设计

针对工程实践对导航计算机实时高精度解算的需求,设计一种基于FPGA和DSP架构的嵌入式导航计算机,FPGA作为核心控制器,完成数据采集整合、系统时序控制、导航参数存储与上传等功能,DSP作为协同处理器,完成导航参数的实时高精度解算和数据回传功能;详述系统硬件结构设计、主要时序逻辑控制以及姿态解算算法,并通过跑车实验对系统工作性能进行测试;实验表明该系统能够实时的高精度解算载体姿态参数;系统体积小、功耗低、灵活性好.     

基于FFT的陀螺寻北仪误差补偿

传统提高陀螺寻北仪精度的方法主要是选用高精度陀螺、提高转位精度、增加转位数、通过数字滤波消除外界干扰等,这些方法大多针对寻北仪的某方面误差因素进行改进,而对寻北仪整体的误差特性研究较少。通过对陀螺寻北仪综合误差特性的分析,提出了基于快速傅立叶变换(FFT)的寻北仪误差补偿方法。该方法首先测量出寻北仪的整周误差,然后通过求取FFT系数完成对寻北仪的系统级误差补偿,该方法尤其对寻北仪制造过程中的结构误差和测量元件的常值漂移残差具有良好的补偿效果。经产品验证可以在保持现有陀螺和转位精度不变的情况下,提高寻北精度3倍以上,具有良好的工程实用价值。     

动基座下粗—精寻北算法研究

介绍了陀螺寻北仪的工作基本原理及外界干扰对该系统的影响,选取正弦模型为基座晃动模型来模拟外界的干扰,采用粗—精寻北的组合寻北方法实现外界干扰情况下航向角、俯仰角及滚动角的解算;粗寻北采用均值法;精寻北针对噪声数据的统计特性未知的特点,采用抗野值的带Sage-Husa噪声估计器的自适应卡尔曼滤波改进方法,对比了野值对寻北结果的影响,并在不同的晃动幅值和晃动频率下进行了仿真,结果表明该方法精度高、抗干扰能力强,能有效地实现寻北解算。     

车载惯性稳瞄/寻北组合系统研究

本研究适用于坦克等陆用战车上的一种全新的惯性自寻北/稳瞄组合系统.该系统对战车上的稳瞄平台增加一些惯性器件以及相应控制回路,使其同时具有了寻北功能.本方案采用双位置寻北计算法,经过两次对准,解算出方位角,且对方位及水平两轴同时进行陀螺漂移的解算及补偿,从而进一步提高了寻北精度.本系统可以在车载条件下,停车完成自动寻北,寻北时间小于5.5 min;本系统还具有在机动时进行方位保持、实时提供载体倾斜角和俯仰角等功能.     

快速寻北仪的设计与实现

介绍了应用于某型号战车的快速寻北仪的组成及技术实现。硬件核心部件采用80C196KC单片机，主要完成对陀螺及加速度计信号采集。软件采用了模块化的设计思想，完成寻北值的解算及与上位机的通信等。针对寻北仪的特点，提出相应的抗干扰措施及滤波算法。各项指标均达到设计要求。     

基于抗差估计的快速动态寻北算法

陀螺寻北仪是一种精确、快速测定真北方位的仪器.主要特点是:定向精度高、测量时间短、在任何时间和地点(高纬度地区除外)都可以自主定向.然而,陀螺寻北仪易受异常因素影响,而使定向观测值产生异常.采用旋转调制方法,研究了以动调陀螺为角速率传感器的全姿态寻北仪.为了削弱动调陀螺的噪声对寻北精度的影响,基于抗差估计原理构造了高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合算法.计算结果表明:基于可靠初值和稳定均方差因子估值的抗差估计可以有效削弱异常干扰的影响.测试结果显示,在4 min之内系统的寻北精度优于1.5 ',远高于最小二乘估计得到的精度.     

基于光纤陀螺的二位置快速寻北系统设计

基于光纤陀螺的二位置寻北系统采用捷联式方法寻北,具有寻北快速和结构紧凑等特点。选择标度因数接近的2只光纤陀螺,敏感轴垂直布置于转位机构上,在步进电机的驱动下,实现二位置变换。步进电机经减速后的驱动轴与惯性测量单元支架的旋转轴组成内外嵌套的共轴传动系统,可使结构紧凑、刚度较大,有利于保证转位机构的精密快速旋转。硬件电路采用DSP为核心处理器,负责光纤陀螺和加速度计数据采集与寻北解算等。构建样机进行转位、单位置重复性与圆周精度测试,测试结果表明:转位精度为30″,单位置重复性与圆周精度小于0.1°,转动过程加数据采集过程的整个寻北时间小于3 min,满足预期的设计指标。     

基于DSP和FPGA的全景图像处理系统设计与实现

设计了基于DSP和FPGA的全景图像处理方案,FPGA完成图像采集,DSP完成图像的各种处理算法。利用FPGA设计了基于乒乓缓存机制的SDRAM控制器;采用EDMA方式,完成了DSP与FPGA的数据交换。测试结果表明,DSP+FPGA折反射全景图像处理系统完成了对分辨率为2 048×2 048、每秒15帧的Camera Link接口的全景图像的实时采集及缓存解算,并以1 024×768的分辨率进行实时显示。