[发明专利]基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统及方法，其技术特点在于：包括FPGA模块、陀螺、加速度计、温度传感器、北斗接收机、里程计和DSP；所述FPGA模块与陀螺相连接；所述FPGA模块与加速度计相连接；所述FPGA模块与温度传感器相连接，用于同步采集温度数据信号；所述FPGA模块与北斗接收机相连接；所述FPGA模块与里程计相连接；所述FPGA模块与DSP相连接。本发明能够提升数据采集同步性，提高导航解算精度。

技术领域

本发明属于光纤捷联惯性导航系统技术领域，涉及以FPGA为核心的光纤捷联导航系统的多信息同步采集技术，尤其是一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统及方法。

背景技术

光纤捷联惯性导航系统通常由三只提供角加速度的光纤陀螺、三只提供线加速度的加速度计，以及里程计、高程计、温度传感器、卫星接收器等外设组件组成，惯导系统经过对惯性元件和外设组件的信息采集和导航解算，从而得到载体实时的姿态、速度和位置信息。只有各组件实现多信息的同步采集，才能避免由不同步所造成的导航解算误差的逐步累积，保证惯导系统的精度指标。但由于惯性元件和外设组件本身并不具有同步发送信息的功能，因此，需要一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集方法，对惯导系统的时序系统进行时序控制，完成多信息的实时同步采集，确保惯导系统的动态解算精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、导航解算精度高且能够提升数据采集同步性的基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统及方法。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集系统，包括FPGA模块、陀螺、加速度计、温度传感器、北斗接收机、里程计和DSP；所述FPGA模块与陀螺相连接，用于同步采集横摇加速度信息、纵摇角加速度信息和方位角加速度信息；所述FPGA模块与加速度计相连接，用于同步采集横向线加速度信息、纵向线加速度信息和垂向线加速度信息；所述FPGA模块与温度传感器相连接，用于同步采集温度数据信号；所述FPGA模块与北斗接收机相连接，用于同步采集时间对准的1PPS脉冲信号和位置信息；所述FPGA模块与里程计相连接，用于同步采集行驶总里程数据信号；所述FPGA模块与DSP相连接，用于实现同步通讯。

一种基于FPGA的光纤捷联惯导多信息同步采集方法，包括以下步骤：

步骤1、FPGA将内部时钟源将时钟信号分频产生多种同步采集时钟信号；

步骤2、将FPGA分频产生的多种采集时钟信号分别输出至光纤陀螺、加速度计、温度传感器、北斗接收机和里程计；

步骤3、将采集的光纤陀螺、加速度计、温度传感器、北斗接收机、里程计的数据信息存入数据缓冲区；

步骤4、所有数据均存入缓冲区完毕以后，FPGA产生clk200Hz_2时钟信号，通知后一级的DSP数据准备就绪，同时缓冲区内的数据被写入双口RAM，随后DSP立即读取双口RAM中所有数据。

而且，所述步骤1的具体步骤包括：

(1)产生一路400Hz时钟“clk400Hz”；

(2)产生两路时钟“clk_acc_1”和“clk_acc_2”，频率为200Hz，相位差为180°，两路时钟的下降沿与“clk400Hz”下降沿同步对准。

(3)产生三路200Hz时钟“clk200Hz_1”；

(4)产生一路晚于clk200Hz_10.1us的时钟clk200Hz_2。

而且，所述步骤2的具体步骤包括：

(1)将clk400Hz同步时钟传递至光纤陀螺，每2.5毫秒采集一次陀螺数据；