基于DSP的光纤陀螺捷联惯导数字信号处理系统

【摘要】： 随着惯性仪器、仪表技术的发展，光纤陀螺仪结构简单，性能稳定性显著提高，以及其成本低，体积小，重量轻等优点，使其尤其适合捷联式惯性导航系统的应用。本文以实际工程为背景，完成了基于DSP的光纤陀螺捷联惯导数字信号处理系统的软硬件设计。 论文简要分析了捷联惯导系统的基本原理，给出了捷联惯导系统的数学模型，介绍了光纤陀螺的工作原理。本文重点完成了光纤陀螺捷联惯导系统数字信号处理部分的硬件、软件设计，其共分为以下三个部分。首先设计了以高分辨率模数转换器ADC和FPGA为核心的高精度加速度计数字读出电路。本文引入了电子设计自动化(EDA)技术，在EDA平台上使用硬件描述语言(VHDL)完成对硬件功能描述，使硬件设计更加灵活。 其次，以高性能数字信号处理器(DSP)—TMS320C32为基础，设计了本系统的硬件基础—数字信号采集处理板。为了实现系统功能，系统板在硬件上主要具备了以下结构：1)外部扩展存储器系统；2)陀螺反加速度计接口电路；3)通用异步串行口电器(UART)；4)程序引导装载电路；5)译码反复位电路；6)JTAG接口。 最后，在系统硬件电路板的基础上，以TMS320C3X汇编语言和C语为工具，编写了用于程序引导装载的BOOT文件，软件实现了UART和捷联算法。 根据本系统特点在设计中，使用外部中断的方式采集数据，对原始数据平均滤波方法，以及在中断处理中以定时方式进行数据解算，都具备了一定的创新意义。 在系统实验与调试过程中，系统软硬件工作可靠，实现了捷联惯导的功能，为工程应用奠定了基础。