基于FPGA和高精度ADC的組合導航系統(tǒng)設計

INS／GPS組合導航系統(tǒng)在軍事領域和民用方面的運動載體中得到了廣泛應用。INS是組合導航系統(tǒng)中的核心部分，涉及多個陀螺儀、多個加速度計和溫度傳感器等眾多傳感器數(shù)據(jù)的采集與處理，同時對系統(tǒng)運算的實時性要求也很高。對于導航計算機系統(tǒng)的研究，許多學者做了大量有益的工作。傳感器數(shù)據(jù)采集現(xiàn)有方案大多采用一片多路△-∑結(jié)構的AD芯片采集6路慣性器件信號，這就造成6路信號的數(shù)據(jù)采集不能同時進行，在高動態(tài)下導致組合導航系統(tǒng)導航精度的下降。本文以TI公司生產(chǎn)的AD變換器AD1274和Altera公司生產(chǎn)的FPGA EPlS30位主選芯片，闡述了組合導航系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。

2 數(shù)據(jù)采集

組合導航系統(tǒng)的傳感器包括3個低成本微機械陀螺儀(AD'ADXRS150)、3個微機械加速度計(AD'ADXL210)、壓力傳感器(Motorola'MPX4115A)、二軸磁羅盤(Honeywel'HMC1022)、一個溫度傳感器(TI'TMP275)和GPS。對于這些傳感器需同時采樣，方能滿足組合導航系統(tǒng)的要求。本系統(tǒng)選用TI公司生產(chǎn)的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1274。ADS1274是一款高性能的24位△-∑結(jié)構的AD轉(zhuǎn)換器，有4路同步采樣輸入通道，輸出有串行和并行兩種方式，如1所示。

本系統(tǒng)中共采用3片AD1274，一片用于3個陀螺儀信號的數(shù)據(jù)采集；另一片用于3個加速度計的數(shù)據(jù)采集；第三片用于2個磁方位傳感器、1個壓力傳感器的數(shù)據(jù)采集，溫度傳感器的輸出信號為數(shù)字信號，不需要進行模數(shù)變換。每一片均剩余一路AD，用于今后深入研究的冗余系統(tǒng)。

為了克服由于傳感器輸出信號數(shù)據(jù)采集時間上的不同步引起的導航計算偏差，除采用具有4通道同步采用的AD1274外，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制采用具有并行機制的FPGA，芯片選用Altera公司的Cyclone低成本FPGA EP1C6Q240。

3 組合導航系統(tǒng)的設計

組合導航系統(tǒng)的功能包括：

數(shù)據(jù)采集 采集各種傳感器信號(陀螺儀、加速度計、磁羅盤、溫度計、氣壓高程等)；

預處理 采用數(shù)字濾波技術對采集到的傳感器信號進行預處理；

導航計算 利用導航算法進行數(shù)據(jù)融合處理；

輸出導航信息 將系統(tǒng)的位置、速度、姿態(tài)的功能信息輸出到運動載體控制系統(tǒng)，進行導航指示和運動控制。

導航計算和導航信息輸出采用TI的OMAP5912實現(xiàn)。組合導航系統(tǒng)原理如圖2所示。

加速度計相關文章:加速度計原理 上一頁 1 2 下一頁 關鍵詞： FPGA ADC 高精度 組合導航 評論 我來說兩句…… 驗證碼： 相關推薦 3-DES算法的FPGA高速實現(xiàn)(Xilinx) 資源下載 Xilinx FPGA 3-DES算法 | 2007-12-13 Altera的FPGA下載常見問題經(jīng)驗小結(jié) 資源下載 Altera FPGA 常見問題經(jīng)驗 | 2007-12-13 FPGA比單片機厲害嗎？ 嵌入式系統(tǒng) FPGA 單片機 | 2024-06-13 如何在速度更快、尺寸更小的應用中精確檢測電機位置 工控自動化 電機控制 光學編碼器 ADC | 2024-06-21 iCE40 LP/HX系列FPGA：萊迪思的創(chuàng)新可編程解決方案 嵌入式系統(tǒng) iCE40 LP/HX FPGA 萊迪思 可編程解決方案 | 2024-06-07 如何才能獲得ADC的最佳SNR性能？ 電源與新能源 ADI ADC SNR | 2024-07-17 LabVIEW FPGA 模塊簡介 視頻 NI LabVIEW FPGA | 2009-04-01 FPGA如何同DDR3存儲器進行接口? 視頻 Altera FPGA DDR3 | 2008-06-18 利用強大的軟件設計工具為FPGA開發(fā)者賦能 嵌入式系統(tǒng) 軟件設計工具 FPGA 萊迪思 | 2024-07-17 如何通過集成多路復用輸入ADC搞掂空間受限的挑戰(zhàn)？ 電源與新能源 ADI ADC 多路復用 | 2024-06-20 ISO120與XTR101組成的高精度遠距離測溫電路 設計方案 ISO120 XTR101 組成 高精度 遠距離 測溫 電路 | 2009-07-06 ALTERA的PCI_IP Core問答集 資源下載 Altera FPGA PCI_IP Core | 2007-12-13 RF ADC為什么有如此多電源軌和電源域？ 模擬技術 ADI RF ADC | 2024-07-10 最高精度達10米 手機成了隨身地圖 hpnet | 2002-11-11 用C/C++語言開發(fā)大規(guī)模FPGA [轉(zhuǎn)載于www.fpga.com.cn] xiaohua | 2002-09-24 采用創(chuàng)新的FPGA 器件來實現(xiàn)更經(jīng)濟且更高能效的大模型推理解決方案 嵌入式系統(tǒng) Achronix FPGA | 2024-06-18 高速ADC與內(nèi)置嵌入式串行收發(fā)器的FPGA接口 視頻 Altera FPGA ADC Linear 串行收發(fā)器 | 2009-05-19 AD624組成的高精度壓力放大電路 設計方案 AD624 組成 高精度 壓力 放大 電路 | 2009-07-06 萊迪思推出全新安全控制FPGA系列產(chǎn)品，具備先進的加密敏捷性和硬件可信根 嵌入式系統(tǒng) 萊迪思 安全控制 FPGA 加密敏捷性 硬件可信根 | 2024-06-27 模擬 ADC 的前端 電源與新能源 模擬 ADC | 2024-07-09 實時的噪聲源定位系統(tǒng) 視頻 NI LabVIEW FPGA | 2009-03-25 Altera: 采用全系列40-nm收發(fā)器FPGA和ASIC實現(xiàn)創(chuàng)新 視頻 Altera FPGA ASIC | 2009-07-13 一個高精度自動換擋比例運放電路 設計方案 一個 高精度 自動 換擋 比例 運放 電路 | 2009-07-06 INA131組成的高精度測量放大電路 設計方案 INA131 組成 高精度 測量 放大 電路 | 2009-07-06 基于FPGA的可編程數(shù)字濾波器系統(tǒng) 資源下載 Max FPGA 可編程數(shù)字濾波器 | 2007-12-14 LabVIEW 8.20技術資料大全簡介 資源下載 NI LabVIEW 射頻和通信 FPGA | 2007-12-11 MSC1210在高精度智能傳感器應用中的調(diào)試方法 liujt_ic | 2003-04-02 F007組成的高精度線性放大電路 設計方案 組成 高精度 線性 放大 電路 | 2009-07-06 s3c2410+fpga 做視頻無線傳輸 herbertwj | 2004-08-15 help, 44b0+fpga拖死cpu sandman555 | 2005-02-05 上一篇：基于全相位幅頻特性補償?shù)腇IR濾波器設計 下一篇：用雙線性變換法設計IIR濾波器 技術專區(qū) FPGA DSP MCU 示波器 步進電機 Zigbee LabVIEW Arduino RFID NFC STM32 Protel GPS MSP430 Multisim 濾波器 CAN總線 開關電源 單片機 PCB USB ARM CPLD 連接器 MEMS CMOS MIPS EMC EDA ROM 陀螺儀 VHDL 比較器 Verilog 穩(wěn)壓電源 RAM AVR 傳感器 可控硅 IGBT 嵌入式開發(fā) 逆變器 Quartus RS-232 Cyclone 電位器 電機控制 藍牙 PLC PWM 汽車電子 轉(zhuǎn)換器 電源管理 信號放大器 關閉