[实用新型]嵌入式导航解算装置

说明书

技术领域

本实用新型属于航空导航技术领域，涉及一种导航的解算装置。

背景技术

惯性导航系统是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。它不但具有很好的隐蔽性，而且可以提供包括载体的位置、速度、航向和姿态角在内比较完整的导航数据。但是，惯性导航系统的导航误差随着时间的增加累积，使得导航精度随着时间增长而变差，这是惯性导航系统的主要缺点。目前，与惯性导航系统配合使用的解算装置的主处理器多为工控机，一般包括中央处理器、接口电路、内存储器和电源等部分。存在软硬件分离、依赖操作系统、速度慢、精度差、体积重量大、耗电多及稳定性差等缺点，制约了导航系统的发展。

随着EDA(Electronic Design Automation，电子设计自动化)技术的发展，基于FPGA(Filed Programmable Gate Array，场可编程门阵列)的SOPC(System on Programmable Chip，可编程片上系统)技术已经成为嵌入式系统设计领域中一个新热点，它已不是一种功能单一的单元电路，而是将接口技术、信号采集、信号处理等功能集成在一起，成为一个专门用途的电子系统。将SOPC技术与导航定位理论相结合设计导航解算系统，可以实现导航解算系统的小型化、专用化，提高系统的稳定性和可靠性。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可靠性强、反应速度快、准确性高的解算装置。

本实用新型的解算装置包括FPGA处理器模块、存储模块、429接口通信模块、232接口通信模块、状态显示模块、电源控制模块。存储模块、429接口通信模块、232接口通信模块、状态显示模块均与FPGA处理器模块连接；存储模块、429接口通信模块、232接口通信模块、FPGA处理器模块均与电源控制模块连接。存储模块包括系统配置存储模块和地面台数据库存储模块。

FPGA处理器模块、存储模块、429接口通信模块、232接口通信模块、状态显示模块、电源控制模块均采用现有的产品。如：

FPGA处理器模块采用ALTERA公司Cyclone系列FPGA，它内嵌NIOS II软核，控制解算系统，完成系统的初始化，并根据429接口接收到的数据和地面台的加载数据进行运算处理，解算出飞机所在的经、纬度，发送给惯性导航系统。

ARINC429数字信息传输规范是专为航空电子系统通信规定的航空工业标准。装置中，429接口通信模块采用HOLT公司的ARINC429接口集成芯片HI-8582-10。芯片具有两路数据传输速率可分别设置的接收器，一路传输数据速率可设的发送器。高速传输速率为100k，低速传输速率为12.5k。通过该接口，分别接收机载塔康设备输出的距离、方位、台站识别信息和机载大气数据计算机的气压高度数据，发送实时解算出的经度、纬度数据。

RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。在装置中，数据库加载模块通过该232接口通信模块为装置加载地面塔康台的位置信息。FPGA芯片虽然集成了UART的IP模块，能实现232接口通信模块的异步时序逻辑，但是不能直接驱动232接口通信模块，所以系统通过RS232串口通信时，在FPGA和232接口通信模块之间要加电压转换芯片，本装置采用Maxim的max3232芯片。

存储模块主要是存放地面台的数据库信息以及系统的软件代码。采用容量为4M的flash芯片EPCS4作为地面台数据库存储模块，另外，由于系统运行时与flash芯片传输数据比较慢，设计中选用CYPRESS公司的容量为256K×16bit的高速静态存储器CY7C1041V33作为系统配置存储模块，用于存储系统运行过程中的程序和需要处理的大量临时代码。

状态显示模块采用LED作为装置运行状态指示，包括电源指示、接收大气机数据指示、接收塔康数据指示、发送数据指示、加载塔康台数据库指示。

电源控制模块为装置各个模块提供正常工作所需的电压。在导航解算装置硬件电路中，FPGA芯片需要3.3V和1.5V的直流电压，RS232接口芯片需要3.3V电压，429接口芯片的工作电压是直流5V和±10V。通过直流稳压电源可同时提供5V和±10V电压，直接为ARINC429接口芯片HI-8582供电，而要想得到3.3V和1.5V直流电压，需要使用DC-DC模块，将5V分别转换为3.3V和1.5V。5V转换为3.3V的电源转换模块选择固定输出的DC-DC模块LM1117-3.3，完成从5V到3.3V的转换过程。5V转换为1.5V的电路选用的是可调输出的DC-DC模块LM1117MPX-ADJ。