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基于DSP的车载GPS/DR组合导航系统硬件设计
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2009-09-14
张国厚
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针对低成本组合导航技术发展的需要，结合主要传感器特点，本文介绍了以浮点DSP TMS320VC33 为组合导航算法实现的核心处理器，利用TL16C554 进行通信口扩展的
GPS/DR 组合导航系统的设计方案，给出了系统硬件的设计方法。所设计的系统具有体积小、成本低、实时性好、可靠性高、扩展性好等特点，具有广泛的应用价值。
关 键 词：组合导航系统 GPS/DR DSP FPGA TL16C554
目前，差分GPS 水平定位精度已经达到3~5m，完全满足车辆定位精度的要求。但是，由于在城市高建筑群中或穿过立交桥时，常常会出现GPS 信号遮挡问题，导致GPS 不能正常定位。航位推算(DR)是常用的车辆定位技术，但方向传感器随时间积累误差较大，不能单独、长时间地使用。采用组合导航系统能够利用GPS 系统提供的位置和速度信息对DR 系统的误差进行实时的校正和补偿；当GPS 信号失锁时，又可通过DR 系统完成航位推算，提高了组合导航系统的可靠性。
组合导航系统除了要完成大量运算处理工作外，还要实现惯性测量单元 IMU(陀螺仪和加速度计)和GPS 等传感器的数据采集、与外部系统的通信、时序逻辑控制和人机接口等功能。在这种情况下，如果仅用一片DSP 芯片，则系统的实时性能较差，因此多数组合系统都采用两个或多个DSP 或是由一个或几个通用的微处理器MPU 加上一个DSP 构成主从式多处理器系统的方案。而目前利用DSP 与FPGA 结合的方案来处理高速的数字信号越来越被广泛采用。
GPS/DR 组合导航系统的设计方案，给出了系统硬件的设计方法。所设计的系统具有体积小、成本低、实时性好、可靠性高、扩展性好等特点，具有广泛的应用价值。
关 键 词：组合导航系统 GPS/DR DSP FPGA TL16C554
目前，差分GPS 水平定位精度已经达到3~5m，完全满足车辆定位精度的要求。但是，由于在城市高建筑群中或穿过立交桥时，常常会出现GPS 信号遮挡问题，导致GPS 不能正常定位。航位推算(DR)是常用的车辆定位技术，但方向传感器随时间积累误差较大，不能单独、长时间地使用。采用组合导航系统能够利用GPS 系统提供的位置和速度信息对DR 系统的误差进行实时的校正和补偿；当GPS 信号失锁时，又可通过DR 系统完成航位推算，提高了组合导航系统的可靠性。
组合导航系统除了要完成大量运算处理工作外，还要实现惯性测量单元 IMU(陀螺仪和加速度计)和GPS 等传感器的数据采集、与外部系统的通信、时序逻辑控制和人机接口等功能。在这种情况下，如果仅用一片DSP 芯片，则系统的实时性能较差，因此多数组合系统都采用两个或多个DSP 或是由一个或几个通用的微处理器MPU 加上一个DSP 构成主从式多处理器系统的方案。而目前利用DSP 与FPGA 结合的方案来处理高速的数字信号越来越被广泛采用。
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