[发明专利]基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机及其导航解算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种捷联系统的惯导计算机，特别涉及一种基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机及其导航解算方法。

背景技术

随着微电子技术的迅速发展，数字信号处理应用需求的不断增长，DSP控制器应运而生，它是专用于处理数字信号处理算法的微控制器。在捷联惯性导航系统中应用DSP，可以充分发挥DSP的高速数据处理、数据存储、数据传输等能力，从而完成数字滤波、导航解算、数据通信等任务，使导航系统得到更好的发展。可进一步提高系统的性能、增强系统的稳定性、降低系统的功耗、降低系统的设计复杂度。使用浮点DSP替代普通微处理器(16位)可使运算能力大幅度提升、运算精度更高，随着DSP的迅速发展，它在雷达处理、保密通信、全球定位、手机和移动基站、医用图像、打印机等方面也得到了广泛应用。

随着惯性导航在军事领域的不断应用，对惯性导航系统的精度有了进一步的要求，导航算法也在不断的发展，数据处理能力也要相应提高，实时性、稳定性有了进一步的要求。

目前，捷联惯性导航系统已成为导航系统的主要发展方向，大多应用场合都提出了惯性导航系统小型化、低功耗的要求，如飞机导航系统、舰船导航系统等，但系统大多采用DSP芯片为TI公司的5000系列^[5]或采用双DSP，而5000系列主频较低，且运算能力不足以处理复杂的导航运算，双DSP结构较为复杂，增加了开发难度。

在以TMS320C6713为核心的硬件处理平台成功用于光纤陀螺捷联惯性导航系统之后，高性能、低功耗、浮点DSP的性能优势在导航解算方面得到了充分发挥。随着惯导算法的不断深入，在系统运行期间发现了一些问题，如系统处理精度较低，实时性不高，硬件平台结构复杂，导航数据更新较慢的问题使导航解算的效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前捷联系统惯导计算机的导航解算效率低及结构复杂的问题，本发明提供一种基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机其导航解算方法。

本发明的基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机，它包括FPGA数据采集模块、DSP模块、存储模块和通信模块；

DSP模块通过EMIFB接口与FPGA数据采集模块连接，存储模块的存储信号输入输出端与DSP模块的存储信号输入输出端连接，通信模块的通信信号输入输出端与DSP模块的通信信号输入输出端连接；

所述DSP模块是采用芯片TMS320C6713实现的。

所述基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机的导航解算方法，该导航解算方法是通过嵌入在DSP模块内的软件实现的，所述导航解算方法包括如下步骤：

步骤一：当判断出FPGA采集模块采集到三路陀螺信号及三路导航信号时，向其他各个模块发送初始化信号；

步骤二：校准真实导航坐标系和计算导航坐标系之间的失准角，对失准角进行的补偿，得到初始捷联矩阵；

步骤三：根据访问EMIFB接口读取数据得到三路陀螺信号对初始捷联矩阵进行即时修正四元数并归一化，得到新的捷联矩阵；

步骤四：通过步骤三得到的捷联矩阵和当前时刻旋转机构的旋转姿态得到载体的姿态；

步骤五：根据访问EMIFB接口读取数据得到的三路加速度计信号对步骤三得到的捷联矩阵进行比力坐标变换，得到载体的即时修正速度；

步骤六：根据步骤五，得到载体的即时修正速度计算出载体的位置；

步骤七：输出载体的导航信息，所述导航信息即：步骤四得到的载体的姿态、步骤五得到的载体的即时修正速度和步骤六得到的载体的位置。

本发明的优点在于，采用芯片TMS320C6713作为核心，FPGA为辅的惯导系统硬件平台，完成数据采集、数据处理、数据通信等任务，本发明的惯导计算机可以满足光纤陀螺捷联惯性导航系统的要求，具有采集速度快、运算能力强、功耗低的特点。同时本发明的惯导计算机高度集成化，减小了体积与功耗，使本发明的惯导计算机为小型化和简单化。同时本发明的惯导计算机及其导航结算方法使导航解算的效率提高了30％。

附图说明

图1是本发明所述的基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机的原理示意图。

图2为本发明所述的基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机的DSP模块与FPGA数据采集模块电气连接原理示意图。

图3为本发明所述的基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机的电源监控电路的原理示意图。

图4为本发明所述的基于DSP的光纤陀螺捷联惯导计算机的复位电路的原理示意图。