基于嵌入式的光纤捷联惯导系统通信接口设计

摘要

随着船舶装备逐渐的智能化，以光纤陀螺捷联惯性导航系统为主的现代导航设备成为整个船舶导航的重要组成部分。船舶导航系统不仅能够提供实时准确的航向姿态信息来保障船舶能够长时间安全航行，而且还要求船舶导航系统为武器装备等系统提供更加实时准确的导航信息。现代船舶设备出现了CAN局域网系统、以太网系统等，而以RS-422为主的传统导航通信接口已经无法满足现代船舶设备的需求。船舶导航系统中的惯性导航系统需要与GPS或者多普勒计程仪等进行组合导航，以提高导航的精确度；还需要航向姿态数据可视化和实时存储等要求。因此，有必要对光纤陀螺捷联惯性导航系统通信接口进行改进设计。本文以我教研室研制的某型号光纤陀螺捷联惯性导航系统为开发背景，对其接口进行了改进。
　　本文首先介绍了整个系统的设计要求，系统的设计要求为：设计的接口系统要具有CAN总线、RS-422、USB和以太网接口，能够实时存储航向姿态数据和原始数据等，能够接收与处理GPS和多普勒计程仪信息达到组合导航的目的，而且还要能够实现LCD显示屏实时显示航向姿态信息和组合导航状态的功能。
　　然后选择出对应的解决方案，解决方案为硬件方面处理器选用三星公司生产的Exynos-4412处理器。软件方面应用嵌入式Linux系统为本系统的操作系统，随着嵌入式技术的智能化、网络化、高速度和可视化的飞速发展，嵌入式Linux操作系统具有支持多任务、代码开源、可裁剪、支持接口多样化、性能稳定和网络功能强等方面的优点，在嵌入式操作系统中被广泛的应用；图形界面的设计应用Qt/Embedded作为图形界面的开发与设计工具。
　　接着详细介绍了整个系统的设计过程，硬件部分对硬件系统进行了整体介绍，详细介绍了底板的电路设计过程。软件完成了接口系统的驱动程序的开发，然后对应用程序进行了开发，最后对图形界面进行了开发设计。
　　最后在完成整个系统的设计后进行了长时间的各种测试，测试结果表明本设计达到了预期的目的，达到了光纤陀螺捷联惯性导航系统通信接口的使用要求，具有较高的使用价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 光纤陀螺简介

1.3 国内外研究现状及分析

1.4 论文的结构安排

第2章 系统设计要求及方案

2.1 系统设计要求

2.2 系统总体设计方案

2.3 本章小结

第3章 系统硬件设计

3.1 硬件总体设计

3.2 底板主要电路设计

3.3 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 嵌入式Linux操作系统的搭建

4.2 系统驱动程序的设计

4.3 系统关于Linux应用程序的设计

4.4 LCD图形界面的开发

4.5 软件可靠性设计

4.6 本章小结

第5章 系统测试与实现

5.1 CAN输出接口的测试

5.2 工业以太网通信的测试

5.3 串行通信输出端口的测试

5.4 GPS接收和DVL接收的测试

5.5 调试端口的测试

5.6 系统整体测试

5.7外场测试

5.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及取得的科研成果

致谢