基于FPGA的組合導(dǎo)航系統(tǒng)

項(xiàng)目背景及可行性分析

1.項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目的主要內(nèi)容及目前的進(jìn)展情況

項(xiàng)目名稱: 基于FPGA的組合導(dǎo)航系統(tǒng)

項(xiàng)目的主要內(nèi)容及目前的進(jìn)展情況:本項(xiàng)目主要研究基于MicoBlaze導(dǎo)航處理器的組合導(dǎo)航的作用原理及其實(shí)現(xiàn)。目前已經(jīng)完成大部分軟件程序的編制，現(xiàn)已完成外圍電路模塊的研制工作。

2.項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)的論述；

（1） 采用低成本MEMS加速度計(jì)和陀螺儀設(shè)計(jì)慣導(dǎo)單元。

（2） 引入3軸磁阻傳感器解決慣導(dǎo)單元的初始對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題。

（3） 采用GPS+IMU+COMPASS的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)自主導(dǎo)航系統(tǒng)。

（4） 多傳感器冗余技術(shù)，滿足多種需要。

（5） 采用氣壓計(jì)獲得高度信息。

（6） 基于MEMS慣性器件的初始對(duì)準(zhǔn)。

（7） 采用Labview設(shè)計(jì)系統(tǒng)演示界面。

3.技術(shù)成熟性和可靠性論述：

微型慣性傳感器與傳統(tǒng)的慣性傳感器相比，具有體積小，重量輕，成本低，功耗低，可靠性高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。在車輛導(dǎo)航和控制，機(jī)器人，無(wú)人機(jī)導(dǎo)航，武器制導(dǎo)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而目前其精度還比較低，導(dǎo)致其應(yīng)用受到一定的限制。GPS接收機(jī)與微型慣性測(cè)量單元的結(jié)合可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，大大提高輸出數(shù)據(jù)更新率，防止導(dǎo)航定位誤差隨時(shí)間積累,并且提高了可靠性和抗干擾能力,為低成本，輕小型導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)提供了一個(gè)非常有吸引力的方案，成為設(shè)計(jì)者的最佳選擇，也是目前導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。

目前購(gòu)買一套國(guó)外的低成本的組合導(dǎo)航裝置的價(jià)錢也在10萬(wàn)元以上，為了降低成本使導(dǎo)航裝置更加符合車輛等民用場(chǎng)合的導(dǎo)航。我們采用ADI的低成本的加速度計(jì)和陀螺儀利用PowerPc處理器設(shè)計(jì)了一個(gè)完備的導(dǎo)航系統(tǒng)。

項(xiàng)目實(shí)施方案

1.方案基本功能框圖及描述

2.需要的開(kāi)發(fā)平臺(tái)

經(jīng)過(guò)詳細(xì)的分析論證本方案采用Spartan-3E開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)完全可以滿足系統(tǒng)的需求。

3.方案實(shí)施過(guò)程中需要開(kāi)發(fā)的模塊

本方案中需要研制慣性導(dǎo)航單元，主要包括電子羅盤模塊，壓力計(jì)模塊，加速度模塊，陀螺儀模塊和溫度模塊。以上模塊都采用自己購(gòu)買相應(yīng)元器件進(jìn)行開(kāi)發(fā)的方式進(jìn)行。

4.系統(tǒng)最終要達(dá)到的性能指標(biāo)

論述本項(xiàng)目最終完成時(shí)所設(shè)想達(dá)到的目標(biāo)。

本方案最終要達(dá)到一下目標(biāo)

精確而實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)。

不受動(dòng)態(tài)學(xué)影響的高精度航向角。

經(jīng)氣壓高度表校正后的精確海拔高度。

精確的沿著3個(gè)軸向的速率和加速度。

精確的3個(gè)軸向角速度。

需要的其它資源

1.設(shè)計(jì)輸入輸出功能子板

子版采用SPI接口與主板通信，輸出口采用主板上的串行口進(jìn)行輸出。

2.測(cè)試設(shè)備

測(cè)試設(shè)備目前僅有萬(wàn)用表、示波器這兩個(gè)設(shè)備。

3.方針、開(kāi)發(fā)工具

ISE，Embedded Development Kit (EDK) and Platform Studio，modsim。