基于雙DSP+FPGA的組合導(dǎo)航冗余控制器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、面對可能的強電磁干擾和高空不可預(yù)知的工作環(huán)境，太陽能無人機導(dǎo)航設(shè)備需滿足高可靠性、高精度、長航時、重量輕、體積小等要求。組合導(dǎo)航控制器在系統(tǒng)中起到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)融合與輸出等重要功能，因此它的可靠工作對組合導(dǎo)航系統(tǒng)十分重要。本文將冗余技術(shù)應(yīng)用到組合導(dǎo)航控制器設(shè)計中，主要內(nèi)容包括冗余控制器總體方案設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計及其功能測試等。
　　根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)需求分析，控制器采用DSP+FPGA的雙機熱備份設(shè)計。其中DSP主要

2、負責(zé)導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合等;FPGA主要負責(zé)故障檢測、故障處理和選擇雙DSP中的一路數(shù)據(jù)進行輸出等;多路選擇器用于雙FPGA輸出通道選擇。
　　冗余控制器硬件設(shè)計主要包括硬件總體方案設(shè)計、主要芯片選型、DSP最小系統(tǒng)、FPGA最小系統(tǒng)、電源模塊、通訊電路模塊、多路選擇器模塊、雙控制器接口模塊設(shè)計和PCB設(shè)計等，其中通訊電路模塊主要包括雙DSP間通訊電路、DSP與FPGA間通訊電路和外部通訊電路設(shè)計等。
　　

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括外部接口模塊程序、冗余控制器容錯管理程序和上位機軟件設(shè)計三部分。其中，外部接口模塊用于傳感器數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)最終導(dǎo)航信息輸出;容錯管理程序包括系統(tǒng)初始化、主備機確認、雙機同步、雙機通訊、故障檢測、故障自檢和仲裁切換程序設(shè)計等;上位機軟件主要用于接收、顯示和保存最終導(dǎo)航數(shù)據(jù)信息。
　　構(gòu)建了測試平臺，對組合導(dǎo)航冗余控制器各功能模塊進行測試和模擬故障測試。實驗測試數(shù)據(jù)和示波器波形表明，設(shè)計的組合導(dǎo)航冗余控制器可以在主