基于DSP的嵌入式导航计算机分布式系统设计

为满足MIMU/GPS组合导航系统的小型化、低功耗、低成本等条件,以及越来越高的精度要求,以TI公司TMS320VC5402型DSP器件为核心,设计了一种嵌入式导航计算机分布式系统。此设计可提高系统的精度,更好地满足系统实时性要求。

基于双DSP的嵌入式导航计算机分布式系统设计

为了满足 SINS/GPS 组合导航系统的小型化、低功耗、低成本等条件,以及越来越高的精度要求,设计了基于双 DSP 和 FPGA 构成的嵌入式导航计算机分布式系统。该系统由 TI 公司 TMS320C6701 型和 TMS320VC33型 DSP 芯片作为核心处理器,主要完成导航计算和在线滤波校正算法;由 FPGA 实现输入输出等外围接口,完成对 IMU 信号的采集控制和缓存、多串行口的扩展等功能。DSP 通过外部存储器接口(EMIF)实现与 FPGA 的通信,可以一次以 DMA(Direct Memory Access)的方式从 FPGA 中 FIFO 快速读取 IMU 以及 GPS 的数据,使得 DSP能专注于导航计算;另外,导航计算和在线滤波校正任务在不同的 DSP 中完成,能有效提高系统的精度,更好地满足系统实时性要求。

MIMU/GPS组合导航系统小型化设计

为满足小型无人机、手持制导设备及无人探测车等对低成本轻重量导航系统需求,应用MEMS惯性测量单元和GPS接收机模块,完成MIMU/GPS组合导航系统小型化设计。组合导航计算模块基于DSP+FPGA+FLASH设计完成,实现多传感器通信、串并行数据转换及与上位机人机交互等功能。将计算模块、电源模块、MIMU及GPS接收机集成到嵌入式MIMU/GPS组合导航系统中,完成的系统直径80 mm,高度80 mm,质量不超过600 g。对集成后系统进行定点动姿态实验,结果表明:该组合导航系统定点位置测量精度在1 m以内,动姿态测量精度姿态角在0.1°以内,航向角在0.5°以内。

综合导航系统中的实时多任务软件设计

论文分析了基于实时多任务体系的飞机综合导航系统的软件结构,根据导航系统的功能和数据流,将导航软件划分为多个具有不同优先级的任务,并在嵌入式实时多任务操作系统VxWorks上实现了飞机综合导航系统的软件设计。采用这种实时多任务软件结构,能够有效地降低软件设计的复杂度,显著提高导航系统软件的可靠性、实时性和运行效率,满足了现代飞机导航系统发展的需要。

基于DSP的嵌入式系统在组合导航系统中的应用

基于通用的计算机平台搭建的组合导航系统不适于小型化应用场合,本文自行研制开发了DSP嵌入式系统,成功搭建了低成本小型组合导航系统。针对系统的特殊需要,嵌入式系统设计为“DSP+单片机”主从式双CPU结构,设计了U SB总线海量存储、串口更新软件等各种功能,并将导航算法进行合理分配和实现,应用数值分解法提高系统精度。实验表明:基于DSP的嵌入式系统在组合导航系统中的应用,与通用的PC机搭建的系统性能和精度相当,且该系统的体积仅为65 mm×80 mm×10 mm,功率小于2 W。

卫星/MIMU嵌入式导航接收机抗干扰性能分析

为了提高武器在恶劣敌对环境中的生存能力,高抗干扰的嵌入式导航技术越来越受到研究者的关注。在分析卫星/MIMU嵌入式组合导航接收机系统原理的基础上,详细分析了采用MIMU信息辅助卫星接收机跟踪环路,提高多普勒频率估算精度,达到提高系统动态性能和抗干扰性能的要求。然后进一步分析了卫星/MIMU嵌入式组合导航接收机系统抗干扰能力,并以GPS接收机为例,对GPS/MIMU嵌入式导航接收机抗干扰性能进行了仿真。仿真结果表明,卫星/MIMU嵌入式组合导航接收机比一般的卫星接收机跟踪抗干扰性能至少有11dB的提高。

嵌入式组合导航系统中多路异步串口的设计

随着捷联惯导技术的发展,高速数字信号处理芯片(DSP)在嵌入式组合导航系统中得到了广泛的应用,在这类器件中,大部分没有异步通信串口,使得其与低速设备的通信受到限制。为了使DSP与其他设备通过异步串口进行实时的数据交换,在剖析TL16C752B内部寄存器功能的基础上,结合其在嵌入式组合导航系统中的具体应用,重点研究了TL16C752B的FIFO通信方式的基本过程并设计了通用异步收发器(UART)初始化程序和中断方式接收数据程序。试验结果表明,利用TL16C752B的FIFO通信方式有效地解决了高速DSP和外部低速设备通过异步串口通信的问题,提高了系统串行通信的实时性和可靠性。

MIMU／GPS嵌入式组合导航中GPS信号非相干搜索算法分析

对于GPS信号的搜索捕获采用长积分时间相干搜索算法,会导致频率的搜索范围增加,而采用非相干积分搜索算法将增加平方损失．针对非相干搜索算法中由于多普勒频移估计偏差和码移估计偏差的影响而导致的平方损失,提出了基于微惯性测量单元MIMU／GPS嵌入式组合导航辅助的时域非相干搜索算法来提高对卫星信号的捕获能力,并对其捕获性进行仿真分析研究．结果表明,采用MIMU辅助的时域非相干搜索算法可以提高对GPS信号的捕获能力．

基于VC++多线程技术的模拟惯性测量组件设计

为了解决在三轴转台试验前,方便验证嵌入式组合导航系统硬件平台设计的可行性,进行半实物仿真。在VC++6.0中MSComm控件的基础上,采用多线程技术设计了一种基于串口通信的模拟惯性测量组件(IMU)软件,并且设计了方便操作的人机界面。该软件使得试验不必采用具体惯性测量组件,可以根据试验目的灵活修改模拟IMU的各项参数,验证整个系统的可靠性以及测试导航算法的正确性。试验表明,该软件能够满足组合导航系统试验的各项要求,为整个系统原理样机的初期研制奠定了可靠的试验平台。

基于嵌入式Linux的船舶组合导航系统设计与实现

针对小型船舶和引航员对组合导航系统的需求,提出一种基于嵌入式Linux的船舶组合导航系统解决方案,该系统采用嵌入式系统硬件构架、Linux操作系统和嵌入式图形用户界面,在研究嵌入式系统下电子海图的海图数据处理、组织与显示等关键问题基础上提出了嵌入式组合船舶导航系统的实现。

舰船组合导航应用软件可靠性指标分配

文中提出了嵌入式实时多任务组合导航应用软件可靠性分配模型,通过分析影响可靠性的各种因素,给出了基于任务重要度及复杂度的分配方法,在保证系统可靠性的前提下,给出了求解实时多任务软件各任务可靠度的工程实现方法。

嵌入式Linux系统在车载导航中的应用

简要介绍了图形用户界面系统GUI在嵌入式Linux操作系统下的应用,并结合GPS/DR技术,将定位信息显示在基于GUI的电子地图上,从而估算出到达目的地的最佳路径,实现对车辆的定位和导航。

嵌入式GPS/MIMS组合导航系统的设计与应用

利用微型惯性测量单元MIMU和GPS-OEM板,设计了一种低成本、轻小型的嵌入式GPS/MIMS组合导航系统。根据组合导航系统的数据流图,给出了RTLinux环境下组合导航系统软件的结构和实现方法,为编码提供依据。

冗余组合导航系统的软件设计及可靠性分析

提出了冗余组合导航应用软件的实用设计方法,当组合导航应用软件中多个任务模块采用N文本法和恢复块法进行冗余设计时,给出了含有容错模块的软件系统的可靠性的评价模型及计算方法。

基于嵌入式平台的GNSS/INS组合导航时间同步方法研究

针对GNSS/INS组合导航数据融合前时间同步问题,提出一种应用FPGA+DSP通用嵌入式平台实现GNSS/INS组合导航时间同步的方法。提出的时间同步系统以GNSS接收机的PPS所触发的可调脉冲作为时标,利用FPGA实现PPS、GNSS和INS的数据采集和时间计数,利用DSP实现同步时间差的计算补偿以及INS数据外推拟合,从而实现GNSS/INS实时数据同步输出。实验结果表明,研制的GNSS/INS组合导航时间同步系统同步精度可达1.5ms,能够满足一般中低精度车载组合导航系统时间同步需求。

基于嵌入式数据库的船舶综合导航系统应用

随着船舶自动化、智能化程度不断提高,船载综合导航系统在大型船舶上的装机量越来越大。船舶综合导航系统集成了导航卫星、数据库、自动化控制等模块,为船舶正常航行提供航向、航线、姿态等重要信息。嵌入式数据是近几年来逐渐发展起来的一种基于嵌入式环境的数据库技术,可以实现对数据的便捷、统一管理。本研究对嵌入式数据库在船舶综合导航系统的应用问题进行研究,并详细介绍了嵌入式数据库的原理和综合导航系统的软件、硬件设计。

基于SiP的低成本微小型GNC系统技术

随着微机电系统(MEMS)技术及微惯性器件的发展,大量小型化、低成本、高性能的导航、制导与控制(GNC)产品正越来越多地应用于小型无人飞行器、地面无人系统以及精确制导弹药等领域。针对各类应用需求,基于MEMS惯性测量单元(IMU)、GNSS接收模块、全捷联红外/可见光/激光多模智能导引头、信息处理器(DSP)与数据链通信模块,采用SiP技术研制出GNC芯片。基于GNC芯片构建一体化微小型GNC系统,突破了基于SiP一体化微小型GNC系统集成、全捷联红外/可见光/激光多模智能感知、嵌入式深组合导航、全捷联多模智能导引头/导航/制导与控制一体化设计等关键技术,并对其性能进行了评估。微小型GNC系统技术为低成本小型无人系统和精确制导弹药的发展夯实技术基础。

一种基于嵌入式Linux系统的地图匹配技术

地图匹配技术是组合导航系统中的一项关键技术。高精度的地图匹配技术依赖于高精度的地图数据以及高复杂度的地图匹配算法,时间和空间数据量越来越大,与嵌入式Linux系统的有限资源已经不匹配,因此在已有的嵌入式系统中实现地图匹配技术具有实际应用价值。提出一种针对嵌入式系统的地图匹配技术实现方法,利用Linux操作系统的实时性和嵌入式数据库SQLite的微小性,实现了200ms内完成基于曲线匹配的地图匹配算法,匹配精度达到10m以内,显著提高了惯性导航的定位精度,满足组合导航系统对地图匹配技术的精度要求。

室外智能定位一体化终端设计

针对室外定位终端采用GPS定位及单一的通信方式,设计了基于北斗定位的智能监测一体化终端。本设计终端硬件方面以ARM S3C2440处理器为核心,集成了北斗定位模块、通信模块、无线数传模块,并保留多个扩展通信接口以便未来增加通信手段和应用于其他领域;软件方面进行了嵌入式系统和图形界面的移植和开发,开发了定位数据处理、收发通信以及多通道回传切换协议,并为了兼容终端的多通道回传方式,对监控中心数据管理软件进行改进。最后,对终端进行了软硬件的联合调试,并结合车载监控系统对整个终端进行综合性测试,效果较好。

基于视觉导航的智能轮椅控制系统

为有效实现基于标识线的轮椅视觉导航功能,设计一种嵌入式智能轮椅控制系统。该系统采用图像数据压缩技术突破存储容量与运行速度的限制,提出标识线自适应阈值提取算法,用于实现不同光线环境下的阈值提取,引入模糊比例-积分-微分控制算法实现对轮椅路径跟踪的稳定控制,通过将超声波避障和手动干预等技术融合到视觉导航控制系统中,保障轮椅运行的安全性。实验结果表明,智能轮椅在各种环境下运行安全稳定。