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《国防科学技术大学》 2005年
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基于DSP和CPLD技术的激光陀螺捷联惯导系统小型化导航CPU板的研制

许高雁  
【摘要】:当前,基于激光陀螺的捷联惯导系统正在得到越来越广泛的应用,在有些战术应用方面需要惯导系统体积非常小,结构紧凑,这就需要组成惯导系统的惯性测量组件以及信号处理电路都实现小型化。现今的小型三轴激光陀螺尺寸可以小于Φ80×100mm,但相应的信号处理电路体积还比较大,不能满足小型化应用的要求。本文根据小型化应用的需要,设计了基于DSP技术和CPLD技术的应用于激光陀螺信号处理的小型化CPU板。本文的设计难点在于CPLD芯片内部的逻辑电路设计和基于DSP的FIR低通数字滤波器设计。 本文主要研究了: (1) 如何实现信号处理电路的小型化,制作了小型化的信号处理CPU板,尺寸为78×85mm~2。 (2) 根据激光陀螺信号处理原理,在CPLD芯片内设计了鉴相电路、倍频电路、计数电路和信号控制电路。 (3) 设计了CPLD与DSP的时序匹配,将CPLD的计数与寄存分开控制,外部时钟控制计数器计数,DSP指令控制计数器寄存,在DSP读取数据之前先向CPLD发送寄存信号,使DSP的数据读取与CPLD的数据寄存不会产生时钟冲突,解决了两个功能模块之间可能产生的时序不匹配问题。 (4) 编程调试了DSP芯片的A/D转换功能、SCI串口通信功能以及I/O端口输入输出功能。 (5) 在DSP芯片内设计实现了整系数低通数字滤波器,对二频机抖激光陀螺的输出信号进行了采样和数字滤波,去除了其中的抖动偏频信号及高频噪声。 试验和测试结果表明,本文设计的小型化CPU板运行效果良好,实现了对加速度计信号的正确计数,对激光陀螺输出信号的计数、鉴相解调和采样滤波;实现A/D采样以及与上位机的传输通信。同时,本文的设计占用了很少一部分DSP资源,为后续发展提供了硬件基础。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN966

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王宇;机抖激光陀螺捷联惯导系统的初步探索[D];国防科学技术大学;2005年
2 张庆华;高集成度激光陀螺小型化高压电源与抖动剥除技术的研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 赵飞;基于DSP的电力系统交流电量同步采集器的研究[D];华北电力大学(河北);2007年
2 郭翔宇;三轴激光陀螺信号处理系统的研制[D];国防科学技术大学;2009年
3 粟荣涛;二频机抖激光陀螺信号的高速采集与处理[D];国防科学技术大学;2010年
4 谢绪煜;激光陀螺捷联惯导组件数据采集电路设计及实现[D];中北大学;2011年
5 蔡刚刚;机抖激光陀螺单轴稳定平台控制技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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3 刘宗玉,陈明,王玮,倪家琳;抖动偏频激光陀螺中的解调及实现技术[J];测控技术;2004年09期
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【共引文献】
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5 刘建锋;丁传红;王医民;;基于Allan方差的激光陀螺信号分析[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(一)[C];2007年
6 丁庆振;王书茂;陈度;杨景利;徐鸿斌;;基于ARM与FPGA的机械手控制设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
7 王保锐;;大规模逻辑器件的可测试性设计[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
8 杜以涛;崔素玲;张华;;接收机类仪器检测与故障诊断技术设计[A];2010振动与噪声测试峰会论文集[C];2010年
9 潘献飞;吴文启;胡小平;;基于激光陀螺频率特性的一种新的圆锥修正算法[A];中国航空学会控制与应用第十二届学术年会论文集[C];2006年
10 牛海燕;汪渤;;基于DSP的捷联惯导系统设计[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冯平;智能位移传感器系统的研究[D];浙江大学;2001年
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3 陈楸;惯性导航系统中非线性问题的数值方法[D];西北工业大学;2004年
4 张新刚;保护用电流互感器铁心饱和相关问题的研究[D];华北电力大学(北京);2006年
5 王莉;混合EMS磁悬浮系统研究[D];西南交通大学;2006年
6 王述成;振动试验实时控制系统的研究[D];浙江大学;2006年
7 叶凌云;多轴向多激励随机振动高精度控制研究[D];浙江大学;2006年
8 姬伟;陀螺稳定光电跟踪平台伺服控制系统研究[D];东南大学;2006年
9 马云峰;MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究[D];东南大学;2006年
10 张鹏飞;二频机抖激光陀螺捷联惯导系统及其实时温度补偿方法的研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨芳芳;基于DSP的无传感器无刷直流电动机控制系统的研究与设计[D];苏州大学;2010年
2 张君艳;基于PROFIBUS现场总线的PLC自动装配系统研制[D];苏州大学;2010年
3 张铁锋;叠图机控制系统设计与开发[D];天津理工大学;2010年
4 高贯祥;基于CRH3型动车电力牵引控制系统的研究[D];长春工业大学;2010年
5 李勇;有源电力滤波器谐波检测实时性研究[D];天津大学;2010年
6 李栋;基于DSP的风力发电三相并网的研究[D];天津大学;2010年
7 吴章;CHZ海洋重力仪稳定平台的实验研究[D];华中科技大学;2009年
8 郭朝华;多处理器并行的星上计算机系统设计[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
9 武树斌;激光侦察中的光谱识别与信号检测技术[D];西安电子科技大学;2000年
10 孙波;实时I/Q基带信号发生器的研制[D];西安电子科技大学;2000年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵军;开关电源技术的发展[J];船电技术;2005年05期
2 吕妍红,崔中兴;环形激光陀螺信号分析与处理[J];传感技术学报;2004年02期
3 严恭敏;严卫生;徐德民;罗毅松;马建伟;;抖动偏频激光陀螺整周期采样对捷联惯导姿态解算的影响[J];传感技术学报;2007年10期
4 张庆华;谢元平;胡绍民;;基于相关滤波技术实现激光陀螺抖动信号的剥除[J];传感技术学报;2009年09期
5 陈国华;21世纪软磁铁氧体材料和元件发展趋势[J];磁性材料及器件;2001年04期
6 沙占友;王晓君;张英;;单片开关电源工作模式的设定及性能测试(单片开关电源系列之五)[J];电工技术;2001年01期
7 樊锦川;吕航伟;闫海峰;;自适应滤波器在激光陀螺抖动解调中的应用[J];电光与控制;2009年08期
8 韦明;杨孟兴;屈孝池;;环形激光陀螺仪随机误差的Allan方差分析[J];弹箭与制导学报;2005年S5期
9 沙占友,王彦明,葛家怡,赵立志;开关电源的新技术及其应用[J];电力电子技术;2003年03期
10 张承学,龚庆武,胡志坚,左克锋,陈允平;基于GPS同步采样装置的研制及其应用[J];电力系统自动化;2000年10期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 王连明;机载光电平台的稳定与跟踪伺服控制技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2002年
2 汤建勋;机械抖动激光陀螺抖动偏频系统的研究与设计[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
3 谢元平;机械抖动激光陀螺鉴相解调与稳频技术的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
4 毕永利;多框架光电平台控制系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
5 王宇;机抖激光陀螺捷联惯导系统的初步探索[D];国防科学技术大学;2005年
6 张鹏飞;二频机抖激光陀螺捷联惯导系统及其实时温度补偿方法的研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 张庆华;高集成度激光陀螺小型化高压电源与抖动剥除技术的研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 张伟;基于开环光纤陀螺控制的无人作战平台稳定技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张开东;激光陀螺捷联惯导系统连续自动标定技术[D];国防科学技术大学;2002年
2 王正华;基于GPS的电力系统功角测量装置(PMU)的研制[D];河海大学;2003年
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7 王洪波;箭载激光陀螺捷联惯导系统算法研究与仿真设计[D];国防科学技术大学;2004年
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10 王彬彬;基于同步相量测量装置的广域电网实时监控系统研究[D];浙江大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严恭敏;严卫生;徐德民;罗毅松;马建伟;;抖动偏频激光陀螺整周期采样对捷联惯导姿态解算的影响[J];传感技术学报;2007年10期
2 奔粤阳;孙枫;高伟;聂琦;;机抖激光陀螺的伪圆锥运动研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年05期
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5 乐晋;高黎明;杨玉孔;;一种适用于双轴旋转式激光陀螺惯导对准的方法研究[J];光学与光电技术;2011年04期
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7 蔡刚刚;谢元平;王新;;一种优化的激光陀螺自适应抖动剥除算法[J];半导体光电;2012年02期
8 赵建峰;;激光陀螺信号处理的新方法及其频谱校正[J];中国科技信息;2011年08期
9 谢波;秦永元;万彦辉;;激光陀螺捷联惯导系统多位置标定方法[J];中国惯性技术学报;2011年02期
10 李建利;房建成;康泰钟;;机载InSAR运动补偿用激光陀螺位置姿态系统[J];仪器仪表学报;2012年07期
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1 李倩;奔粤阳;孙枫;高伟;;机抖激光陀螺的捷联姿态算法研究[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张鹏飞;二频机抖激光陀螺捷联惯导系统及其实时温度补偿方法的研究[D];国防科学技术大学;2006年
2 潘献飞;基于机抖激光陀螺信号频域特性的SINS动态误差分析与补偿算法研究[D];国防科学技术大学;2008年
3 汪之国;异面腔四频差动激光陀螺的零偏特性与电子系统设计[D];国防科学技术大学;2010年
4 徐博;舰船高精度光纤捷联惯性导航系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 于旭东;二频机抖激光陀螺单轴旋转惯性导航系统若干关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 李宗涛;高动态捷联惯导系统的并行实现研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;继电保护测试仪检定装置的研究与实现[D];南昌航空大学;2010年
2 孙佳;基于SoPC的激光陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 高宇;捷联系统中加速度计信息处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 程源;激光陀螺捷联惯性组合的标定方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 魏建仓;机抖激光陀螺及捷联惯导系统振动误差研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 曹宗伟;二频机械抖动激光陀螺寻北仪部分关键技术的研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 刘伟明;基于USB的电力谐波数据采集系统的研究与设计[D];西北大学;2010年
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10 邸变连;基于单片机和DSP的交流电量同步采集器的研究[D];华北电力大学(河北);2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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【相似文献】
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6 常庆;;基于EZ-USB FX的DSP数据采集系统的设计[J];仪表技术;2011年09期
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3 陈树人;裴文超;尹东富;;基于DSP的棉田杂草实时识别试验研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
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6 吴庆国;;A-律μ-律压扩的DSP实现方法研究[A];江苏省电子学会2010年学术年会论文集[C];2010年
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9 李斌;孔祥东;董杰;;气体参数在线调整装置的DSP控制系统研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
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6 本报记者 告之;小型化PC成趋势?[N];计算机世界;2004年
7 广东 秦合城;DSP与普通MCU的区别[N];电子报;2008年
8 QuickLongic逻辑产品部总监 Brian Fanth;WLAN面临安全和小型化挑战[N];中国电子报;2004年
9 本报记者 王小庆;宽带革命挑战DSP[N];中国电子报;2001年
10 陈彦廷 DigiTimes;看好小型化PC产业 超微第一季度推出DTX规格[N];电子资讯时报;2007年
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1 张庆华;高集成度激光陀螺小型化高压电源与抖动剥除技术的研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 潘献飞;基于机抖激光陀螺信号频域特性的SINS动态误差分析与补偿算法研究[D];国防科学技术大学;2008年
3 于旭东;二频机抖激光陀螺单轴旋转惯性导航系统若干关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 张红良;陆用高精度激光陀螺捷联惯导系统误差参数估计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 李辉;改进的离散余弦反变换迭代算法研究与音频DSP核设计[D];电子科技大学;2010年
6 赵庆亮;基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究[D];北京化工大学;2012年
7 汤建勋;机械抖动激光陀螺抖动偏频系统的研究与设计[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
8 王洪君;H.264运动估计快速算法研究及编码器DSP实现[D];天津大学;2009年
9 张富珍;热声热机热力学循环模型分析与微小型热声制冷机设计[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 肖传伟;智能相机的设计研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
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1 许高雁;基于DSP和CPLD技术的激光陀螺捷联惯导系统小型化导航CPU板的研制[D];国防科学技术大学;2005年
2 张春晖;DSP平台小型嵌入式指纹识别系统[D];吉林大学;2006年
3 屠黎俊;基于DSP的无刷直流电机实验平台的研究[D];东华大学;2010年
4 邵峰;基于DSP控制的并联型三相三线制有源电力滤波器的设计[D];太原理工大学;2010年
5 彭先伟;基于DSP的有源电力滤波器的研究[D];武汉理工大学;2010年
6 应法明;基于DSP的五自由度静电悬浮微陀螺悬浮控制算法的研究[D];上海交通大学;2010年
7 张晋铭;基于DSP的自适应直流调速系统[D];中南大学;2010年
8 王生治;基于DSP的缆索表面图像采集与传输系统设计与研究[D];重庆大学;2010年
9 崔宝峰;基于DSP的振动压路机控制系统研究[D];长安大学;2010年
10 徐艳;基于DSP的图像跟踪系统及跟踪算法的研究[D];长春理工大学;2010年
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