GPS/SINS嵌入式实验平台设计

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linuxedit
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随着GPS和SINS的广泛应用,其研究也在不断深化。国内外学者提出了大量的实现方案和优秀算法,目前已有一些设备能够辅助完成这些算法方案的实际工程测试与验证,但由于构建验证系统的复杂性以及诸如信号模拟器、高精度导航定位仪等一些设备的高成本性,使得大多数算法方案仍停留在理论仿真阶段。本课题设计实现一套基于高性能FPGA和DSP器件的双CPU结构、GPS软件接收机和SINS导航基础算法的多功能GPS/SINS嵌入式实验平台方案,并对平台开展实验测试,以验证其软硬件性能。主要研究内容如下:(1)设计实现实验平台硬件部分,通过对流行的微处理器特点及性能比较分析,选择FPGA+DSP的双CPU结构方案,完成控制及预处理模块、数据解算模块和主要辅助模块电路方案设计,通过合理的PCB设计以及细致有序的焊接调试工作,一次性开发出可正常投入使用的嵌入式硬件平台。(2)设计实现实验平台软件部分,着重研究SINS工作原理及重要算法,选取解析式粗对准和基于卡尔曼滤波器的精对准方案,采用经典的四元数理论更新姿态矩阵,结合已有GPS软件接收机共同组成基础软件平台。(3)在实验室环境下,对实验平台开展静态测试实验。对GPS中频数据和惯导原始数据进行采集并加以测试分析,证明数据的正确和有效性。开展GPS静态定位实验,定位效果优于10m。对SINS相关基础算法进行仿真测试,证明算法选择与设计的正确性。实验测试与实际应用表明,本嵌入式实验平台不同于已有的只适用于某一导航系统的平台方案,可同时对卫星导航和惯性导航优秀算法进行实时、实地性能测试,并为GPS/SINS实用组合算法的前沿性探索研究提供了软硬件平台支撑,具有一定的工程应用价值。
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