沈怀营，吴伯农，王帅辉

(北方工业大学 机械与材料工程学院，北京 100144)



基于DSP/FPGA的高速旋转体姿态角及转速的解算系统设计

沈怀营，吴伯农，王帅辉

(北方工业大学 机械与材料工程学院，北京 100144)

摘要：传统的陀螺仪动态范围小、精度低、抗冲击能力差，很难达到惯性导航的目的。因此，设计了一种基于线性加速度计(ADXL193)及磁阻传感器(HMC1043)为惯性测量单元的转速及姿态角解算系统。该系统运用FPGA协处理器控制ADC芯片完成12路模拟信号的同步转换，并将转换后的数据缓存；最终由DSP芯片TMS320C6713主处理器完成姿态角及转速的实时解算。

关键词：惯性导航；转速及姿态角解算；ADXL193；TMS320C6713

在传统的惯性测量中常选用陀螺仪测量转速及姿态角，但是其动态范围小、精度低、抗冲击能力差，很难达到惯性导航的目的。而MEMS加速度计相比与陀螺仪具有量程大、能耗小、动态范围大、寿命长、成本低，而且体积小、安装方便，其应用前景非常好，是今后捷联惯性导航系统的主要发展方向。

目前，在无陀螺惯性导航领域，国内学者在最近几年也做了不少研究工作，并提出了各种加速度计安装方案，主要以六加速度计及九加速度计安装方案为主。以六加速度计解算姿态角，只能解算出载体的转速平方项，开方后无法确定其方向。本系统设计了一种由九加速度计与磁强计作为惯性测量单元进行转速及姿态角的解算，该方案解算精度高，不必把加速度计放在质心处，虽然有漂移误差，但是由于载体的飞行时间较短，误差符合预设精度要求。……