嵌入式导航计算机系统设计与工程实现研究

作     者：张兆亮 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵伟

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：捷联航姿系统 导航计算机 DSP CPLD 温度 在系统软件更新 

摘      要：捷联惯性导航系统依靠数字平台代替平台式惯导系统的物理平台，显著降低了整个系统的体积功耗。负责完成该数字平台功能的嵌入式导航计算机系统的性能好坏直接影响了导航系统精度和实时性。论文基于实际工程应用需求，对嵌入式导航计算机系统的实现方案进行了分析论证，完成了基于DSP+CPLD结构的导航计算机系统硬件实现和相应功能模块设计，并将研制的导航计算机系统嵌入到捷联航姿导航系统中，进行了完整的系统测试和分析。 针对高精度、实时性以及多通信接口要求，论文研究了基于DSP+CPLD结构的导航计算机系统实现方案。该系统以双精度浮点型DSP实现导航解算功能，CPLD辅助DSP实现对外扩多通信接口的控制和管理，从而使得DSP更专注于导航解算功能，提高系统精度和实时性。 为使研制的导航计算机系统硬件平台能正常工作并更好的发挥其性能优势，研究了相应各功能模块驱动软件的具体设计方法。论文设计的功能模块驱动系统软件可使DSP完成高速高精度导航解算，实现对外扩接口芯片的正确控制和访问，降低导航系统程序的额外开销。 针对系统实际投入使用遇到的升级维护和安全性要求，论文研究了导航计算机系统中DSP软件和CPLD配置软件串行方式更新方案，实现了导航计算机在系统软件更新功能，使系统具备了良好的软件可维护性;BIT软件方案设计可使导航计算机系统自行检测系统内部器件或系统外部组件工作状态，实现故障报告和存储，便于系统故障诊断修复，提高了用户安全性。 在系统硬件和软件实现的基础上，论文通过完整的系统测试方案，验证了导航计算机系统的功能和性能均可满足实际工程应用要求，并将其应用到了实际的捷联航姿系统中。