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1、计算机测量与控制.2007.15(7)设计与应用ComputerMeasurement&Control·963·文章编号:1671-4598(2007)07-0963-03中图分类号:TP274文献标识码:B基于ARM和DSP的组合导航系统设计曲从善,许化龙,谭营(第二炮兵工程学院,陕西西安710025)摘要:设计并实现了基于ARM和DSP的SINS/GPS组合导航系统;该系统采用DSP作为导航解算计算机,完成导航数据的快速的融合与解算处理;采用ARM处理器作为上位机,完成导航系统的数据存储、显示与输入输出接口控制等功能;重点完成了光纤陀螺和加速度计的高精度
2、数据采集以及ARM与DSP之间的通信接口的设计,并根据系统的硬件配置,设计并实现了组合导航系统的卡尔曼滤波器;最后进行了车载试验,试验数据分析结果表明该组合导航系统可以获得理想的导航精度,验证了导航系统软、硬件设计的正确性和可靠性。关键词:ARM;DSP;GPS;捷联惯性导航系统;组合导航DesignofIntegratedNavigationSystemBasedonARMandDSPQuCongshan,XuHualong,TanYing(SecondArtilleryEngineeringCollege,Xi’an710025,China)Abstra
3、ct:IntegratedSINS/GPSnavigationsystembasedonARMandDSPwasdesignedandimplemented1ThesystemadoptsDSPasnavigationcomputertocompleterapidfusionandcalculationofnavigationdataandARMCPUasupperlevelcomputertocom2pletethefunctionssuchasdatastorage,displayandinterfacecontrolleretc1Thedesignwa
4、semphasizedonhighlyaccuratedataacqui2sitionofFOGandaccelerometeraswellasinterfacedesignbetweenARMandDSP1Accordingtosystemhardwarescheme,Kalmanfilterforintegratednavigationwasfinished1Finally,field-testresultsshowthatthissystemcansatisfynavigationprecisionandvali2datethecorrectnessa
5、ndreliabilityofhardwareandsoftwaredesign1Keywords:ARM;DSP;GPS;Strapdowninertialnavigationsystem;integratednavigation0引言基于以上考虑,在由光纤陀螺和石英加速度计构成的捷联惯性导航系统的基础上,加入了GarminGPS25接收GPS信基于ARM核的32位RISC微处理器在监视控制、人机接息,利用卡尔曼滤波技术,采用内组合模式,实现了SINS/口方面的功能非常完善,数字信号处理器(DSP)对各种数字GPS组合导航系统的设计。信号或数据处理的能力十
6、分强大。因此,许多嵌入式实时应用系统采用ARM+DSP的结构组合来充分发挥两种处理器的优1SINS/GPS组合方案设计[1]1势,从每个处理器中获得最大益处,以获得更高性能。在组11硬件配置合导航系统中,DSP作为导航解算计算机,负责导航数据的组合导航系统由3只光纤陀螺、3只石英挠性加速度计、快速的融合与解算处理;ARM作为上位机的处理器,负责导GPS定位模块、数据采集与处理电路、安装基座组成,如图1航系统的任务管理、输入输出接口控制等功能,甚至运行嵌入所示。考虑到SINS/GPS组合导航系统是一个实时动态导航系式实时操作系统以完成更加复杂的功能。统,对陀螺
7、及加速度计的数据采集、系统误差矫正和系统数据光纤陀螺(FOG)是一种新型高精度的全固态惯性仪表。处理要求具有很强的实时性,因此采用FPGA和浮点的DSP与机械陀螺相比,光纤陀螺无运动部件和磨损部件,寿命长,构组合导航系统的数据处理系统。所有的数据运算处理由DSP重量轻,体积小。在成本相当的情况下,动态范围更大,精度完成,处理结果送入ARM微处理器,由ARM完成导航数据[2]的存储与显示等。组合导航系统中数据类型要求为浮点格式,相对较高。GPS能提供24h、全球、全天候的高精度测量定位服务,其不足之处在于自主性和可靠性差,易受干扰,接收相应的数据宽度是32位。
8、导航解算系统是本系统运算的核心,机数据更新率低,因而
