基于Linux的嵌入式光纖捷聯(lián)控制系統(tǒng)研究

摘 要： 針對(duì)光纖捷聯(lián)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，結(jié)合慣導(dǎo)系統(tǒng)硬件平臺(tái)，對(duì)硬件電路板IMU數(shù)據(jù)采集板和旋變板進(jìn)行了設(shè)計(jì)；對(duì)ARM計(jì)算機(jī)控制板的硬件特性及外擴(kuò)資源進(jìn)行調(diào)試。實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)到ARM計(jì)算機(jī)控制板的下載，在Linux系統(tǒng)下搭建了系統(tǒng)軟件平臺(tái)，編寫(xiě)了驅(qū)動(dòng)程序、標(biāo)定程序及尋北程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定、尋北和振動(dòng)試驗(yàn)及分析。

關(guān)鍵詞： 光纖捷聯(lián)系統(tǒng)； ARM9； Linux； 尋北

中圖分類號(hào)： TN919?34； TP274+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）19?0102?05

Abstract： According to the realization principle of fiber optic strapdown computer control system， the IMU data acquisition board and rotated board of hardware circuit board were designed in combination with the hardware platform of inertial navigation system. The hardware characteristics and external expansion resources of ARM computer control board were debugged. The system can download the embedded system to ARM computer control board. The system software platform was established by means of Linux system. The driver， calibration procedure and north seeking procedure were compiled. The calibration， north seeking， vibration test and analysis for the system were carried out.

Keywords： fiber optic strapdown system； ARM9； Linux； north seeking

0 引 言

捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（Strapdown Inertial Navigation System，SINS）是將慣性敏感元件剛性固定或“捷聯(lián)”在運(yùn)載體上，明顯地降低了平臺(tái)的機(jī)械復(fù)雜性，但是加重了計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)解算及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)[1]。對(duì)SINS導(dǎo)航算法的研究是慣性導(dǎo)航領(lǐng)域的熱點(diǎn)，涌現(xiàn)出了一大批富有創(chuàng)造性的成果，而對(duì)SINS初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)、SINS誤差建模與抑制技術(shù)領(lǐng)域的研究也在國(guó)內(nèi)外逐步深入[2]。在長(zhǎng)期的連續(xù)工作中，由于加速度計(jì)和陀螺儀的測(cè)量誤差所引起的導(dǎo)航誤差是隨時(shí)間累加的，因此提高慣性儀表的精度和采用高效的尋北對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)于提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度是十分重要的[3]。

本文針對(duì)基于ARM9的光纖捷聯(lián)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)展開(kāi)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件編程。硬件設(shè)計(jì)包括IMU數(shù)據(jù)采集板和旋變板的設(shè)計(jì)，軟件編程包括尋北、陀螺標(biāo)定和系統(tǒng)振動(dòng)試驗(yàn)編程。

1 光纖捷聯(lián)系統(tǒng)尋北方案

在相同的硬件平臺(tái)和慣性器件資源條件下，尋北算法和陀螺信號(hào)去噪技術(shù)的選擇，可以在很大程度上提高系統(tǒng)尋北的精度和響應(yīng)的快速性[4]。……