本發明專利技術屬于慣導系統技術領域，具體涉及一種基于多核DSP的慣性/衛星深組合信息處理硬件平臺。本發明專利技術的硬件平臺，包括依次連接的衛星射頻前端模塊、ADC轉換模塊、衛星基帶信息處理模塊、深組合信息處理模塊以及分別與衛星基帶信息處理模塊連接的慣性信息采集模塊和對外通信模塊，還包括為整個平臺提供時鐘的時鐘模塊和為整個平臺供電的電源模塊。本發明專利技術解決了現有的硬件平臺不能滿足慣性/衛星深組合導航信息處理算法對于數據共享、時鐘同步、運算實時性和運算能力的要求的技術問題。本發明專利技術減小了硬件體積，降低了硬件功耗，節省了硬件成本，保證了時鐘的一致性和實時性的要求。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于慣導系統
，具體涉及一種基于多核DSP的慣性/衛星深組合信息處理硬件平臺。
技術介紹
慣性導航系統以自主、隱蔽性強、全天候、抗干擾、輸出信息量大、輸出信息實時性強等突出優點，已成為航空、航天、航海、陸地導航及大地測量等領域不可缺少的重要組成部分，但其高精度會隨時間增長而降低。衛星導航系統(GPS、GL0NASS、北斗等)是一種高精度的導航定位系統，可以給用戶提供經度、緯度、高度、速度以及時間等信息，在軍事領域和民用領域得到了廣泛應用。但由于信號易受干擾和載體高動態這兩方面的局限性都會導致用戶設備無法正常獲取衛星信號，因而不能產生定位信息，這很大程度上局限了衛星導航系統的應用。組合導航是采用兩種或兩種以上導航系統，形成的性能更高、安全性和可靠性更強的導航方式。慣性導航系統和衛星導航系統在性能上具有很強的互補性，將兩者組合不僅可以充分發揮各自的優勢，而且隨著組合程度的加深，慣性/衛星組合系統的總體性能要遠遠優于各獨立系統。利用衛星導航系統的長期穩定性與適中精度，來彌補慣性導航系統的誤差隨時間傳播或增大的缺點，同時再利用慣性導航系統的短期高精度來彌補衛星導航接收機在受干擾時誤差增大或遮擋時丟失信號等的缺點，提高衛星導航的動態性能和抗干擾能力和衛星的重新捕獲能力，從而實現完整的高精度、高可靠性、高穩定性、高適用性、持續全天候的導航，廣泛應用于海、陸、空、天各領域，包括導彈、飛機、輪船、車輛、機器人等的導航。目前松散、緊密這兩種組合模式應用較為廣泛。然而，隨著高速飛行器、先進飛航導彈等對高精度、高可靠性、高穩定性、高適用性導航性能的需求，深組合逐漸成為慣性/衛星組合系統的最具發展前景的技術。深組合算法對運算能力和實時性都提出了很高的要求。慣性/衛星深組合算法是慣性和衛星的融合導航算法，通過兩種信息集中處理來提升整機性能。慣性與衛星導航的深度耦合算法，即深組合算法的研究主要集中在聯合濾波器的設計上。和緊組合方式相比，因深組合濾波器要兼顧到每顆衛星跟蹤環路的控制，相比于慣性緊組合算法，KALMAN濾波器維數由十幾維增加到幾十維；或者是每一顆衛星都用一個KALMAN濾波器進行控制。相比于傳統衛星接收機二三階跟蹤環路濾波器，深組合濾波器運算更加復雜，運算量更大，因為KALMAN濾波要涉及到多步迭代和矩陣求逆，而傳統衛星接收機跟蹤環路濾波器最多進行三階濾波就可以，簡單幾步浮點乘法就能完成運算。同時因涉及到衛星跟蹤環路的控制，實時性要求不能降低。組合算法控制下的跟蹤環路，重點問題是如何利用多信息融合處理，維持穩定跟蹤，特別是在高動態環境下。目前每顆衛星的跟蹤環路積分周期最低是1ms，所以以環路積分量計算環路控制頻率最高是ΙΚΗζ，即1ms完成所有衛星的環路跟蹤頻率更新。總之，跟蹤環路對于運算實時性和控制實時性的要求很高，如果是多衛星導航系統，隨著衛星數處理的增多，運算能力對于實時性的保證更為重要。深組合算法對硬件平臺有著更高的運算能力和數據共享性能要求，同時系統所有時鐘要求同源，而且穩定度要求更高。慣性/衛星深組合算法硬件處理平臺，不同于松組合和緊組合方式，最終目的是實現慣性/衛星算法的整體融合設計或者說一體化設計，以保障算法對于運算能力和實時性的要求。目前深組合算法主要是在DSP芯片中實現的，一方面，要求DSP芯片運算處理能力要強大，可以完成純慣性解算、衛星定位解算和深組合算法復雜浮點計算。另一方面，盡可能滿足實時性要求，lms必需處理完所有衛星環路跟蹤頻率的更新，同時慣性計算與衛導計算之間的信息傳輸共享，包括從基帶信號處理芯片(FPGA)到運算芯片(DSP)，慣性解算與組合運算信息共享，信息傳輸路徑要短，信息共享處理要快。慣性/衛星采用緊組合的方式，慣導和衛導是兩個獨立的板卡，各自有運算處理電路，板卡之間通過RS422接口進行通信。這種方式通信量及傳輸時間受采用的接口限制，不適合深組合。
技術實現思路
本專利技術需要解決的技術問題為:現有的硬件平臺不能滿足慣性/衛星深組合導航信息處理算法對于數據共享、時鐘同步、運算實時性和運算能力的要求。本專利技術的技術方案如下所述:1、一種基于多核DSP的慣性/衛星深組合信息處理硬件平臺，包括衛星射頻前端模塊、ADC轉換模塊、慣性信息采集模塊、對外通信模塊、時鐘模塊和電源模塊，衛星射頻前端模塊連接ADC轉換模塊，時鐘模塊和電源模塊為整個平臺提供時鐘和電壓，還包括衛星基帶信息處理模塊和深組合信息處理模塊，衛星基帶信息處理模塊分別與深組合信息處理模塊、慣性信息采集模塊和對外通信模塊相連接。優選的，所述衛星射頻前端模塊把衛星天線/多系統天線接收的射頻信號下變頻為模擬中頻信號，然后送入ADC轉換模塊中。所述衛星射頻前端模塊包括低噪放芯片、濾波器、放大器、AGC模塊、晶振、鎖相環和下變頻器件，衛星射頻前端模塊采用一次下變頻方式:天線接收到的衛星信號先經過低噪放芯片進行放大，然后經過濾波器濾除帶外雜散信號，接著經過放大器再次進行放大后，由下變頻器件將放大后的信號和本振信號進行混頻，混頻后信號變換為模擬中頻信號，再經過放大器和AGC模塊功率控制后，傳輸到后級電路，晶振和鎖相環用于產生本振信號。優選的，所述時鐘模塊為信息的采集、射頻本振、衛星基帶信息處理模塊和深組合信息處理模塊提供統一的工作時鐘；所述時鐘模塊為恒溫晶振或銣鐘。優選的，所述ADC轉換模塊實現對衛星模擬中頻信號的數字采樣，采樣后的數據送入基帶信號處理模塊中，采樣率滿足采樣定律。優選的，所述慣性信息采集模塊采集IMU提供的慣導數據流。優選的，所述基帶信號處理模塊完成兩種功能:衛星信號抗干擾和衛星基帶信號處理；抗干擾算法采用聯合空時抗干擾算法；衛星信號基帶處理完成對衛星信號的捕獲和跟蹤，實現大規模相關運算邏輯，在FPGA芯片中實現。優選的，所述深組合信息處理模塊進行衛星定位解算、慣性信息解算以及組合解算，采用多核DSP芯片方案。優選的，所述對外通信模塊進行定位導航解算信息的對外傳輸，將經衛星基帶信息處理模塊和深組合信息處理模塊處理得到的組合導航結果交互至綜控設備及測試設備。優選的，所述深組合信息處理模塊采用四核DSP芯片方案，DSP任務劃分方案如下:DSP核1用于慣性導航解算，DSP核2用于慣性/衛星深組合解算，DSP核3用于衛星捕獲、跟蹤控制以及衛星導航定位解算，DSP核4用于慣性信息采集以及對外結果數據通信。優選的，硬件平臺采用中斷的方式進行信息交互，中斷分為內部中斷和外部中斷，外部中斷與DSP核4進行連接，包括:1)基帶信息處理定時中斷，優先級最高，完成衛星信號的捕獲和跟蹤環路控制；2)慣性信息采樣定時中斷，優先級次高，完成慣性信息的讀入；3)衛星信息采樣定時中斷，完成衛星基帶數據讀入，用于衛星定位解算，該中斷和慣性信息采樣定時中斷共用同一定時時鐘；4)對外通信中斷，完成外部設備數據的接收，優先級最低；四核DSP芯片當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于多核DSP的慣性/衛星深組合信息處理硬件平臺，包括衛星射頻前端模塊(1)、時鐘模塊(2)、ADC轉換模塊(3)、慣性信息采集模塊(4)、對外通信模塊(7)、和電源模塊(8)，衛星射頻前端模塊(1)連接ADC轉換模塊(3)，時鐘模塊(2)和電源模塊(8)為整個平臺提供時鐘和電壓，其特征在于：還包括衛星基帶信息處理模塊(5)(5)和深組合信息處理模塊(6)，衛星基帶信息處理模塊(5)(5)分別與深組合信息處理模塊(6)、慣性信息采集模塊(4)和對外通信模塊(7)相連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：左啟耀，徐曉松，胡文濤，李峰，
申請(專利權)人：北京自動化控制設備研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。