DSP导航计算机硬件设计：数据采集与处理分析

"基于DSP的导航计算机硬件设计分析（二），该文主要探讨了导航计算机在导航系统中的关键作用，特别是在基于DSP和单片机的系统中的应用。文章阐述了导航计算机的主要任务，包括数据采集、处理与运算，以及输出系统状态量。硬件设计上，采用DSP与单片机的主从系统结构，以提高运算速度和效率。" 在现代导航系统中，导航计算机是核心组件，负责实时处理大量的导航参数，如位置、速度和航向。由于这些参数的实时性和计算需求，计算机硬件的设计至关重要。在基于DSP（数字信号处理器）和单片机的系统中，导航计算机执行三类主要任务： 1. **数据采集**：这包括从惯性测量单元（IMU）获取输出信号，接收GPS信息以及初始位置等外部校正数据。IMU的信号通常包含加速度和角速率数据，用于计算载体的动态信息。 2. **数据处理与运算**：接下来，计算机对收集的数据进行处理，执行如误差补偿（补偿IMU的漂移和噪声）、初始对准（确保传感器与载体坐标系一致）、导航参数解算（如卡尔曼滤波或捷联导航算法）以及组合导航算法（结合多种传感器数据提高精度）。 3. **输出系统状态量**：计算出的导航参数被输出，同时与系统内的其他设备交换信息，如显示设备、飞行控制系统或其他辅助系统。 在硬件设计中，为了解决单一CPU可能面临的效率瓶颈，设计了一个由DSP和单片机组成的主从系统。DSP以其强大的计算能力处理复杂的数据处理任务，而单片机则负责系统的控制和I/O接口。两者通过双口RAM进行数据交换，实现了高效协同工作。 具体来说，模拟信号先经过前端处理，然后由ADS1258进行采样和转换，生成的数字信号触发DSP中断。DSP读取数据并存储于外部SRAM，进行惯性测量元件的校正和导航计算。计算完成后，通过双口RAM将结果传递给单片机，单片机再负责系统的输出接口和外部设备控制，如GPS接收器、显示器和通信模块。 图1展示了这种系统结构，其中DSP作为主要的计算引擎，而单片机作为支持单元，共同构成一个高效且灵活的导航计算机系统。这种设计方法能够优化系统性能，确保导航系统的快速响应和准确计算，对于飞机、船舶、车辆等各种载体的导航至关重要。