基于DSP的小型捷联惯性航姿系统研究

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基于DSP的小型捷联惯性航姿系统研究

杜亚玲       刘建业       李荣冰      赖际舟

(南京航空航天大学自动化学院导航研究中心       南京       210016)

; A' Q, Y; ^+ _' Q% H1 F% i8 `摘要  针对微小型应用场合,设计了基于DSP的导航计算机,成功构建了低成本小型捷联航姿系统。重点描述了DSP导航计算机的硬件设计思路,特别是“数字信号处理器(DSP)+单片机(mcu)”的特殊的主从式双CPU结构。扼要介绍了系统软件的框架结构。实验表明:基于DSP的捷联惯性航姿系统,性能稳定、达到了设计精度,降低了成本，成功的实现了系统的小型化。DSP导航计算机体积仅为65mmX80mmX10mm,对导航系统在小型化领域推广应用具有实际意义。
关键词捷联惯性航姿系统 导航计算机 数字信号处理器单片机
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1引 言
捷联惯性航姿系统是一-种自主式航向姿态基准系统,它成本低廉、结构简单、可靠性好,在军事领域作用明显”]。现在,许多应用场合要求系统小型化。如果捷联惯性航姿系统仍然使用个人PC作为导航计算机，无疑会制约在微小型领域的推广使用。
针对这种现状,结合捷联惯性航姿系统特点,设计了基于DSP的专用导航计算机,进行捷联航姿系统软件程序的编写，成功地实现了基于DSP的小型捷联惯性航姿系统。并取得了很好的效果。
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2系 统的硬件实现
# _3 b: }9 z5 ]5 N/ _2.1整体硬件结构
小型捷联航姿系统的组成:传感器包括六自由度惯性组件(IMU)和大气速度计算机;系统计算核心器件是DSP导航计算机;上位机包括控制计算机和显示仪。
DSP导航计算机主要有四大任务:接受控制计算机的控制指令;采集各种传感器信号;航姿解算;实时输出航姿角。同时检测故意信号,有报警功能。
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2.2基于DSP的主从式双CPU结构
DSP导航计算机必须同时具有丰富的接口和强大的计算能力。由于DSP接口能力有限,须扩展接口。考虑到单片机不仅能扩展接口，而且片内集成定时器、DA,更利于系统小型化。同时单片机可进行信号预处理,能提高系统运算能力。因此,“DSP+单片机"主从式双CPU结构成为最佳硬件方案*。系统选用小功耗TI TMS320C5416 DSP作主处理器,选用Cygnal C8051F021单片机作从处理器。
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