慣性導(dǎo)航控制裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明所述慣性導(dǎo)航控制裝置，包括數(shù)字信號處理器、可編程邏輯陣列及單片機，所述數(shù)字信號處理器與可編程邏輯陣列及單片機分別通過雙端口RAM連接，所述可編程邏輯陣列還連接有AD采樣模塊、模擬開關(guān)和采樣保持器，所述單片機連接GPS接收機，所述GPS接收機與天線連接。采用本發(fā)明所述的慣性導(dǎo)航控制裝置，充分體現(xiàn)了實時控制和實時信息處理相分離、信息分布式并行處理的設(shè)計思想，由硬件和軟件相配合實現(xiàn)了系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)采集、高速信息處理的目標，提高了系統(tǒng)的精度和實時性。采用GPS接收機輸出的1PPS脈沖，利用CPLD產(chǎn)生相應(yīng)的時序，采用硬件實現(xiàn)了MSINS和GPS數(shù)據(jù)的同步采集，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)有效的融合創(chuàng)造了條件。
【專利說明】
慣性導(dǎo)航控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電子通信領(lǐng)域，涉及一種慣性導(dǎo)航控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微型捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)MSINS(MicroStrapdown Inertial Navigat1n System)由三只微小型加速度計、三只微小型陀螺儀構(gòu)成，六個傳感器分別成對地安裝在立方體的三個正交平面上，MSINS在體積、重量、成本、功耗、可靠性和壽命等方面具有較大優(yōu)勢。但是微小型陀螺儀、加速度計總體上精度不高;純慣導(dǎo)系統(tǒng)的速度、位置信息需要通過對加速度的積分獲得，因而其定位誤差隨時間積累，難以完成精度較高的長期導(dǎo)航任務(wù)。
[0003]全球定位系統(tǒng)(GPS，Globe Posit1n Systerm)是一種高精度的全球三維實時衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，24顆衛(wèi)星中的每顆均用LI (中心頻率為1575.42MHz)和L2(中心頻率為1227.6MHz)向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號，用導(dǎo)航電文報告自己的位置以及其它在軌衛(wèi)星的概略位置。全球定位系統(tǒng)(GPS)雖然定位誤差不隨時間積累，但其不足之處在于它的自主性差，其發(fā)射的信號容易受到干擾，接收機數(shù)據(jù)更新頻率低(1Hz)，單獨使用時難以滿足快速、實時的導(dǎo)航要求。
[0004]慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)點是不需要與外界交換信息，因此自主性和隱蔽性好，能連續(xù)提供多種導(dǎo)航參數(shù)(位置、速度、姿態(tài)、航向等)的輸出信息，但其誤差(尤其是位置誤差)隨時間積累APS全球定位系統(tǒng)的定位和測速精度高，基本不受地域、時間限制，但當載體作大機動飛行或有地形遮蔽時，GPS導(dǎo)航信息有可能中斷，單獨使用難以滿足某些場合下實時控制要求。MSINS與GPS構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)可以克服兩者單獨工作的缺點，相互取長補短，并且兩者都具有體積小和成本低的優(yōu)點，得到的組合導(dǎo)航系統(tǒng)可以完成較高精度的長期導(dǎo)航任務(wù)，在軍用、民用等小型化新興領(lǐng)域，MSINS與GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種慣性導(dǎo)航控制裝置。
[0006]本發(fā)明所述慣性導(dǎo)航控制裝置，包括數(shù)字信號處理器、可編程邏輯陣列及單片機，所述數(shù)字信號處理器與可編程邏輯陣列及單片機分別通過雙端口 RAM連接，所述可編程邏輯陣列還連接有AD采樣模塊、模擬開關(guān)和采樣保持器，所述單片機連接GPS接收機，所述GPS接收機與天線連接，還包括與所述數(shù)字信號處理器連接的多協(xié)議異步串口芯片。
[0007]優(yōu)選的，所述數(shù)字信號處理器還連接有FLASH SRAM和NVRAM。
[0008]優(yōu)選的，所述數(shù)字信號處理器為TL16C550。
[0009]優(yōu)選的，所述多協(xié)議異步串口芯片為MAX3160。
[0010]采用本發(fā)明所述的慣性導(dǎo)航控制裝置，充分體現(xiàn)了實時控制和實時信息處理相分離、信息分布式并行處理的設(shè)計思想，由硬件和軟件相配合實現(xiàn)了系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)采集、高速信息處理的目標，提高了系統(tǒng)的精度和實時性。采用GPS接收機輸出的IPPS脈沖，利用CPLD產(chǎn)生相應(yīng)的時序，采用硬件實現(xiàn)了 MSINS和GPS數(shù)據(jù)的同步采集，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)有效的融合創(chuàng)造了條件。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本發(fā)明一種【具體實施方式】結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0013]本發(fā)明所述慣性導(dǎo)航控制裝置，包括數(shù)字信號處理器、可編程邏輯陣列及單片機，所述數(shù)字信號處理器與可編程邏輯陣列及單片機分別通過雙端口 RAM連接，所述可編程邏輯陣列還連接有AD采樣模塊、模擬開關(guān)和采樣保持器，所述單片機連接GPS接收機，所述GPS接收機與天線連接，還包括與所述數(shù)字信號處理器連接的多協(xié)議異步串口芯片。
[0014]系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖參見圖1，主要由MSINS數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、GPS接收機輸出數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和DSP導(dǎo)航算法處理子系統(tǒng)三部分組成。
[0015]MSINS數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由微型慣性測量組合、采樣保持器、多路開關(guān)MUX、A/D轉(zhuǎn)換器、雙端口存儲器、數(shù)據(jù)采集時序控制器等構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)采集與存儲控制邏輯時序信號完全靠可編程邏輯器件CPLD實現(xiàn)，數(shù)據(jù)最高采樣頻率主要取決于所選用的A/D轉(zhuǎn)換器，基本不占用DSP運行時間，因而可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集。陀螺儀和加速度計輸出信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，放于雙端口 RAM中由DSP讀取。
[0016]GPS接收機輸出數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由GPS射頻信號OEM接收板和以單片機為核心的數(shù)據(jù)采集處理板組成。單片機的全雙工異步串行口，一方面可用于接收GPS輸出的報文數(shù)據(jù)，并在進行接收過程中，進行報文的識別、校驗和預(yù)處理，然后將結(jié)果放到雙口RAM中；另一方面可發(fā)送控制報文給OEM板，讓GPS接收機輸出所需要的報文。
[0017]為降低系統(tǒng)成本，選用TI公司的DSP作為導(dǎo)航算法處理子系統(tǒng)機的核心，它通過兩個雙端口 RAM分別與MSINS數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和GPS接收機輸出數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)連接。由于MSINS和GPS數(shù)據(jù)分別由CPLD和單片機控制，從而實現(xiàn)了分布式控制。DSP根據(jù)需要可隨時讀取雙端口 RAM中的數(shù)據(jù)，提高了 DSP中數(shù)據(jù)融合算法的效率。
[0018]采用TL16C550和MAX3160設(shè)計了RS-232/485/422多協(xié)議串口，實現(xiàn)該系統(tǒng)與主機的通信。在系統(tǒng)啟動期間，主控設(shè)備通過多協(xié)議串行接口向DSP發(fā)送命令并獲取信息反饋，對系統(tǒng)導(dǎo)航參數(shù)進行初始化或傳遞初始對準數(shù)據(jù);接收的初始化數(shù)據(jù)可傳送到雙口 RAM，并由單片機讀取，再傳遞給GPS接收機，以實現(xiàn)GPS的快速初始化和快速鎖定衛(wèi)星。多協(xié)議串口還用于輸出導(dǎo)航參數(shù)，供姿態(tài)控制系統(tǒng)使用。
[0019]另外，系統(tǒng)還擴展了其內(nèi)部自帶鋰電池的非易失NVRAM芯片，用于系統(tǒng)斷電時的相關(guān)參數(shù)保護;為保證系統(tǒng)的可靠性，單片機和DSP系統(tǒng)均設(shè)置了各自的看門狗電路。
[0020]前文所述的為本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例，各個優(yōu)選實施例中的優(yōu)選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實施方式為前提，各個優(yōu)選實施方式都可以任意疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明的專利保護范圍仍然以其權(quán)利要求書為準，凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.慣性導(dǎo)航控制裝置，其特征在于，包括數(shù)字信號處理器、可編程邏輯陣列及單片機，所述數(shù)字信號處理器與可編程邏輯陣列及單片機分別通過雙端口 RAM連接，所述可編程邏輯陣列還連接有AD采樣模塊、模擬開關(guān)和采樣保持器，所述單片機連接GPS接收機，所述GPS接收機與天線連接，還包括與所述數(shù)字信號處理器連接的多協(xié)議異步串口芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性導(dǎo)航控制裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號處理器還連接有FLASH SRAM和NVRAM。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性導(dǎo)航控制裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號處理器為TL16C550o4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性導(dǎo)航控制裝置，其特征在于，所述多協(xié)議異步串口芯片為MAX3160。
【文檔編號】G05D1/08GK105892477SQ201610399502
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】湖南博廣信息科技有限公司