[实用新型]一种惯性导航系统用导航计算机

说明书

本实用新型提供了一种惯性导航系统用导航计算机，以Zynq7000全可编程SoC作为核心处理器，配置时钟、电源、存储、接口等单元组成导航计算机的硬件部分，利用Zynq7000可编程逻辑单元实现数据采集，内嵌双核ARM处理器实现惯性导航算法。本实用新型在单一处理器芯片上实现了惯性器件原始数据采集，导航信息预处理，导航解算等功能，解决了现有导航计算机体积大、功耗高、计算能力不足的问题。

技术领域

本实用新型属于导航系统技术领域，具体涉及一种惯性导航系统用导航计算机。

背景技术

惯性导航系统是一种利用安装在运载体上的陀螺仪和加速度计来测定运载体状态的一个系统。其中陀螺仪用来敏感角运动信息，加速度计用来敏感线运动信息，根据陀螺仪和加速度计的数据，惯导系统可以确定载体在惯性参考系中的运动。

相比于其他类型的导航系统，如卫星导航、天文导航、无线电导航等导航系统，惯性导航系统是完全自主的，它既不向外发射信号，也不从外部接收信号，它根据初始时刻运载体的精确位置，利用惯性测量值不断推算启动之后载体的运动状态。惯性导航系统由于其完全自主的特性，被广泛应用潜艇、舰船、飞机、火箭、卫星等军事领域。

导航计算机是惯性导航系统的一项核心关键技术，其主要任务是采集惯性器件陀螺仪和加速度计输出的信号，并根据采集的惯性信息和外部装订的初始位置信息进行导航解算力学编排，得到运载体的航向、姿态、速度、位置等导航信息。导航解算力学编排涉及大量高阶矩阵运算和多项式运算，运算量大；且计算频率对导航精度有直接的影响，这对导航计算机性能提出了很高要求。传统的导航计算机采用单DSP+FPGA、双DSP+FPGA、SoC、PC等架构方案，随着低功耗、小型化、高精度惯性导航系统的发展态势，传统导航计算机已无法满足新型惯导的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决惯性导航系统中传统导航计算机体积大、功耗高、计算能力有限的问题，提出一种高性能、体积小的导航计算机。

本实用新型的具体技术方案是一种惯性导航系统用导航计算机，所述导航系统包括惯性测量单元、信息交换单元和所述导航计算机，其特征在于，所述导航计算机包括处理模块、数字隔离模块、测温模块、寄存模块、内存模块和存储模块；并且还包括数字接口模块和网络接口模块中至少一个；

所述数字隔离模块为隔离芯片，所述数字隔离模块的输入端与所述惯性测量单元连接，所述数字隔离模块的输出端与所述处理模块连接，用于获取所述惯性测量单元中导航参数数据并输入所述处理模块；

所述测温模块为测温芯片，所述测温模块的输入端所述惯性测量单元连接，所述测温模块的输出端与所述处理模块连接，用于获取所述惯性测量单元中温度参数数据并输入所述处理模块；

所述寄存模块为QSPI寄存器，所述寄存模块与所述处理模块连接；

所述内存模块为内存，所述内存模块与所述处理模块连接；

所述存储模块为非易失性存储器，所述存储模块与所述处理模块连接；

所述数字接口模块为隔离式收发器，所述数字接口模块一端与所述处理模块连接，另一端与所述信息交换单元连接，用于所述处理模块与所述信息交换单元进行数据交互；

所述网络接口模块为以太网芯片，所述网络接口模块一端与所述处理模块连接，另一端与所述信息交换单元连接，用于所述处理模块与所述信息交换单元进行数据交互。

更进一步地，所述惯性测量单元包括具有RTD热电阻的陀螺仪和加速度计；所述测温模块为测温芯片LTC2983，所述测温芯片的输入端分别与陀螺仪和加速度计内部的RTD热电阻连接。

更进一步地，所述数字隔离模块是六通道隔离芯片ADuM7640；所述隔离芯片用于进行所述陀螺仪和加速度计脉冲数据信号采集。