基于MEMS航位推算系统的设计与实现

【摘要】： 随着MEMS低价惯性传感器的出现,现代车辆导航系统趋向于低成本、小型化和民用化方向发展。传统的惯性导航系统误差随时间积累,GPS会因为受到遮挡不能连续提供导航定位信息,因此传统的航位推算系统与GPS的结合又得到了人们的关注。针对以上问题,本文设计实现了基于MEMS的航位推算系统。 通过航位推算系统原理的研究与改进,得出了进行航位推算需要的导航信息,针对这些信息对传感器进行型号选择,其中包括MEMS IMU,电子罗盘和GPS等多种传感器。由于MEMS精度有限且漂移现象严重,设计了一种由光电码盘组成的光电式里程仪,用以补偿MEMS陀螺漂移。通过对各种传感器模块化的设计形成了集多种传感器为一体的航位推算系统硬件平台。针对各传感器的误差进行了建模,并对IMU、里程仪和电子罗盘设计了基于最小二乘法的标定试验。本文应用了基于FPGA的嵌入式系统的设计,实现了多种传感器的深度融合。设计中包括基于Quartus II7.0平台的IP硬核设计,结合了硬件描述语言Verilog HDL实现了GPS、电子罗盘通信串口和里程仪脉冲计数去噪和辨向功能模块的设计。运用了Altera公司的Modelsim6.1g对硬件描述语言编写的模块进行了功能仿真。应用基于Nios II7.0平台的IP软核设计完成了整个嵌入式航位推算系统的设计。