[发明专利]一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法

权利要求书

1.一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法，其特征在于步骤如下：

①以GPS接收机的1PPS秒脉冲前沿为基准，在FPGA中分频生成周期为2秒、占空比为50％的周期信号T_2S；

②根据IMU采样频率要求，以导航系统时钟T_B为基频，当T_2S为高电平时，分频产生IMU采样时钟T_S，当T_2S为低电平时，重新分频产生IMU采样时钟T_S，实现IMU数据采样与1PPS同步，从而实现IMU数据与GPS数据同步，当GPS接收机失锁导致1PPS不可用时，T_2S保持前一个1_PPS处的电平，仍以导航系统时钟T_B为基准，分频产生采样时钟信号T_S，不影响IMU数据采集，当1PPS恢复正常时，T_2S恢复为正常的周期信号，实现IMU数据采样与1PPS再次同步，重新实现IMU数据与GPS数据同步；

③在FPGA中对IMU数据进行采样，并通过计数器记录每秒内的IMU采样次数，该计数器在1PPS脉冲前沿复位，在每完成一次IMU数据采样时，产生DSP外部中断，将包头、IMU采样数据、当前采样次数存为一个IMU数据包，数据包大小根据IMU输出的脉冲路数和最大输出频率确定，其中包头用于导航计算机识别数据包类型，将该数据包存于FPGA的一个双口RAM中，采集IMU数据的同时，在FPGA中通过串口接收GPS数据，并存于FPGA的另一个双口RAM中；

④DSP响应IMU采样结束时产生的外部中断，通过外部存储器接口以总线方式与FPGA通信，在一个中断服务程序中读取IMU数据和GPS数据，提取IMU同步数据，并进行GPS失锁判断；

⑤判断系统工作是否结束，若未结束，则继续执行步骤②、③和步骤④，否则结束。

2.根据权利要求1所述的一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及时步数据提取方法，其特征在于：所述步骤③中IMU数据采样方法为：对每一路IMU脉冲信号采用两个计数器交替计数，第一计数器在T_S上升沿开始在T_S前半周期内对IMU脉冲计数，在T_S下降沿，第一计数器停止计数，完成一次采样，同时第二计数器开始在T_S后半周期对同一路IMU脉冲信号计数，在T_S上升沿，第二计数器停止计数，完成第二次采样，同时第一计数器开始对IMU脉冲计数，如此交替计数；每次采样完毕保存数据，然后计数器复位，准备下次计数，第一计数器的数据保存和复位在T_S后半周期内完成，第二计数器的数据保存和复位在T_S前半周期内完成。

3.根据权利要求1所述的一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法，其特征在于：所述步骤③中的双口RAM的实现有两种途径，一种是采用FPGA的分布式RAM，另一种是采用FPGA内部的Block RAM。

4.根据权利要求1所述的一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法，其特征在于：所述步骤④中IMU同步数据提取方法是：IMU数据包中的采样次数为第一个计数值时，该数据包为同步数据，第一个计数值定为同步标志，DSP通过判断此同步标志来判断数据包是否为同步数据包，从而提取IMU同步数据。

5.根据权利要求1所述的一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法，其特征在于：所述步骤④中GPS数据读取方法是：根据选用的GPS数据包格式和串口波特率，预先确定GPS数据接收完毕时刻与1PPS的时间间隔，选取IMU合适的采样次数作为GPS数据读取标志，DSP通过判断此读取标志来判断是否读取GPS数据。

6.根据权利要求1所述的一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法，其特征在于：所述步骤④中GPS失锁判断方法是：比较DSP连续两次读取的GPS数据中的协调世界时UTC时间，如果两次读取的UTC时间相同，则GPS失锁，如不同则GPS未失锁。