[发明专利]一种激光陀螺捷联系统的导航计算机

权利要求书

1、一种激光陀螺捷联系统的导航计算机，是由FPGA主芯片内的数据采集模块、导航解算模块、包括串口和USB的接口通信模块和SD卡数据存储模块，辅以电源电路、配置电路组成的；其特征是：电源模块提供工作电源，激光陀螺的输出信号经过FPGA内部的数据采集模块进行采集，送至FPGA内部的导航解算模块，在导航解算模块中运行导航解算程序，解算后的导航信息通过接口通信模块上传给PC和其他外设，导航信息通过SD卡进行实时存储。

2、根据权利要求1所述的一种激光陀螺捷联系统的导航计算机，其特征是：所述的电源电路包括：TPS75733的输入端连接由第二小磁珠(L2)和第七十九电容(C79)、第八十电容(C80)构成输入端LC滤波，TPS75733的输出端连接有由第九小磁珠(L9)和第八十三电容(C83)、第八十四电容(C84)构成的输出端的LC滤波，产生FPGA所需要的3.3V接口电压；TPS75725的输入端连接有由第三小磁珠(L3)和第八十五电容(C85)、第八十六电容(C86)构成的输入端LC滤波，TPS75725的输出端连接有由第八小磁珠(L8)和第八十八电容(C88)、第八十九电容(C89)构成的输出端LC滤波，辅以TPS75718，产生配置电路芯片XCF08P所需要的2.5V和1.8V电压，TPS75718的输入端连接有由第五小磁珠(L5)和第九十五电容(C95)、第九十六电容(C96)构成的输入端LC滤波，TPS75718的输出端连接有由第六小磁珠(L6)和第九十八电容(C98)、第九十九电容(C99)构成的输出端LC滤波；TPS75701的输入端连接有由第四小磁珠(L4)和第九十电容(C90)、第九十一电容(C91)构成输入端LC滤波，TPS75701的输出端连接有由第七小磁珠(L7)和第九十三电容(C93)、第九十四电容(C94)构成输出端的LC滤波，产生FPGA内核所需要的1.2V电压。

3、根据权利要求2所述的一种激光陀螺捷联系统的导航计算机，其特征是：所述的配置电路为：配置电路的连接是通过引脚网络标号的形式来连接的，HSWAP通过第四电阻(R4)下拉；DIN与PROM的D0引脚相连；INIT_B和PROM的OE/RESET引脚相连；DONE连接到PROM的CE引脚；PROG_B连接到PROM的CF引脚；CCLK通过第五电阻(R5)上拉，拨码开关(S1)通过上拉电阻第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)接入M2、M1、M0模式选择引脚；主串接口P_JTAG的TMS、TCK和TDO引脚分别接入FPGA的TMS、TCK和TDO引脚；JTAG接口F_JTAG的TMS、TCK、TDO、TDI引脚分别通过第四限流电阻(RS4)、第五限流电阻(RS5)、第六限流电阻(RS6)和第七限流电阻(RS7)接入FPGA的TMS、TCK、TDO和TDI引脚；1.8V电源端接入第一去耦电容(C1)、第二去耦电容(C2)和第三去耦电容(C3)，3.3V电源端接入第四去耦电容(C4)、第五去耦电容(C5)、第六去耦电容(C6)和第七去耦电容(C7)。

4、根据权利要求3所述的一种激光陀螺捷联系统的导航计算机，其特征是：所述的数据采集模块为：激光陀螺的输出信号为脉冲信号，待信号进入FPGA内部的可逆计数模块后，通过时钟使能的方法产生计数器的清零信号，然后对陀螺的输出脉冲进行计数，随后进入FIR数字滤波IP核进行数字滤波，最后以特定的频率对滤波后的信号进行采样，再将采样后的数据送至导航解算模块进行处理；

5、根据权利要求4所述的一种激光陀螺捷联系统的导航计算机，其特征是：所述的导航解算模块为：利用FPGA内嵌的DSP模块和PowerPC405硬核，通过APU协处理器，在浮点IP核的基础上进行相应的封装和裁剪，实现与APU的浮点运算处理器的无缝连接，构建浮点算法IP核，采样后的数据进入浮点算法IP核中进行一系列的导航运算的模块；具体导航运算的实现步骤是：初始化完成的FPGA采集陀螺和加速度计的信号，初始化四元素、速度和位置后进行四元素Q的即时修正，然后就计算姿态矩阵T，将载体坐标系上采集到的加速度的值通过姿态矩阵T的转换得到导航坐标系下的加速度，在地球速率和位置矩阵计算的周期mτ内，对加速度积分得到速度，补偿掉有害加速度后，计算得到位置速度，然后可以解算得到位置矩阵C、地球速率以及高度和重力加速度g，实时求取载体的位置和速度。

6、根据权利要求5所述的一种激光陀螺捷联系统的导航计算机，其特征是：所述的SD卡数据存储模块的特征为：本发明的SD卡工作在SPI模式下，FPGA与SD卡的连接主要有时钟线SD_CLK、三根数据传输线SD_DATAIN、SD_DATAOUT、SD_DATAOUT1和一根片选线SD_CS，这些引脚分别接入FPGA的通用引脚，所有的引脚都接有上拉电阻。