[发明专利]一种用于动中通的导航系统的导航计算机电路及处理方法

说明书

技术领域

本发明属于惯性导航装置领域，具体涉及一种用于动中通的导航系统的导航计算机电路及处理方法。

背景技术

动中通是“移动中的卫星地面站通信系统”的简称。通过动中通系统，车辆、轮船、飞机等移动的载体在运动过程中可实时跟踪卫星等平台，不间断地传递语音、数据、图像等多媒体信息，可满足各种军民用应急通信和移动条件下的多媒体通信的需要。动中通系统很好地解决了各种车辆、轮船等移动载体在运动中通过地球同步卫星，实时不断地传递语音、数据、高清晰的动态视频图像、传真等多媒体信息的难关，是通信领域的一次重大的突破，是当前卫星通信领域需求旺盛、发展迅速的应用领域，在军民两个领域都有极为广泛的发展前景。

现有的动中通的导航系统采用惯性导航系统，惯性导航系统是以陀螺和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据陀螺的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到距离。

现有的动中通的导航系统的导航计算机电路，采用单个FPGA来处理传感器的信号采集、对外通讯与控制、误差补偿和导航算法解算等过程，FPGA为双电源供电，容易损坏。由于导航系统对信号采集和导航算法解算等过程的实时性要求比较高，所以最好能实现采集信号过程和解算导航算法过程并行处理，但是由于FPGA在处理时有时序上的先后问题，所以难以实现采集信号和解算导航算法两个过程执行并行操作。同时，由于需要采集加速度计的数据，还含有模拟信号调理电路和AD电路，成本高，体积大，可靠性低。

现有的动中通的导航系统的导航计算机电路运行时，当FPGA接收到来自外部的通讯设备的导航命令后，采集陀螺和加速度计的原始数据后，对该原始数据进行误差补偿和导航算法解算处理，得到导航系统所需的导航数据。再将获得的导航数据发送给外部的通讯设备。该方法需要在完成上个原始数据的接收、处理和发送的过程后，才能接收新的原始数据，其难以实现采集信号和解算导航算法两个过程执行并行操作，实时性差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高中央处理芯片处理信号采集和导航算法解算过程的实时性、成本低、可靠性高、稳定性好的用于动中通的导航系统的导航计算机电路及处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于动中通的导航系统的导航计算机电路，包括数字式倾角仪、陀螺仪以及中央处理模块；中央处理模块包括用于负责信号采集和对外通讯的第一ARM和负责误差补偿、初始对准和导航算法解算的第二ARM；第一ARM的倾角仪采集输入口与数字式倾角仪的数据通讯端连接，用于获得数字式倾角仪测得的原始数据，其陀螺仪采集输入口与陀螺仪的输出端口连接，用于获得陀螺仪测得的原始数据；第一ARM与第二ARM之间通过双口RAM芯片作为数据传递芯片，双口RAM芯片采用并行总线的方式分别与第一ARM和第二ARM相连接。

作为上述方案的进一步优化，所述第一ARM的一UART通讯口与RS232电平转换芯片的输入口相连接，RS232电平转换芯片的输出口与外部的通讯设备相连接，该UART通讯口采用RS232协议进行对外通讯。

作为上述方案的进一步优化，所述第一ARM的倾角仪采集输入口为UART口，第一ARM的倾角仪采集输入口与RS232电平转换芯片MAX3232的输出端相连接，RS232电平转换芯片的输入端与所述数字式倾角仪的数据通讯端连接。

作为上述方案的进一步优化，所述陀螺仪为三轴一体光纤陀螺，所述第一ARM的陀螺仪采集输入口为6路计时器输入口，6路计时器均设置为ETR模式进行三轴一体光纤陀螺的信号采集。

作为上述方案的进一步优化，还包括E2PROM芯片，E2PROM芯片通过SPI接口与第二ARM相连，E2PROM芯片用于存储陀螺仪和数字式倾角仪误差补偿系数，第二ARM通过读取EEPROM中的参数进行误差补偿。