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系统导航系统陀螺基于Autoface的捷联惯导显控系统设计

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随着科学技术的飞速发展,惯性导航技术广泛应用于军事领域,能够精确制导武器、飞机、航空器等。早期的惯导系统采用机械平台式,后来逐步被捷联惯导系统(SINS)所取代。现代的高科技战争要求武器系统反应灵敏、操作简单、可靠性高,催生了触摸屏武器控制系统的诞生,如美军的单兵触摸式GPS导航仪、德军的触摸式火炮瞄准系统等。我国的捷联惯导系统起步较晚,但由于国内相关器件(如:激光陀螺、加速度计)的制造技术相继成熟,我国的捷联惯导技术也得到快速发展,并取得一定成就。这里针对文献中激光陀螺捷联惯导系统的实际情况,设计了激光陀螺捷联惯导系统的显控部分,其中显示器采用VT5057L型单色触摸屏。

1 捷联惯导显控系统结构

  捷联惯导显控系统由导航触摸显示器和导航数据处理计算机组成。导航触摸显示器是整个导航系统中重要组成部分之一,它向整个导航系统输入命令控制整个导航系统工作,同时接收解算后的实际导航参数并将其进行显示,根据这些参数判断整个导航系统是否运转正常,因此,该显控系统是操作人员了解导航系统的重要窗口。该惯导系统采用PC104作为导航数据处理计算机,它在接收到初始参数后进行校验,然后将初始参数传入主体导航系统;同时对主体导航系统传送来的原始参数进行解算得出最后的导航参数并传给导航触摸显示器。其软件部分采用Micmsoft Visual C++编写,以便于兼容Win98/2000/XP系统。导航触摸显示器与导航数据处理计算机采用RS-232串口实现双向通信,波特率选用115200。整个显示控制系统结构框图如图1所示。


2 捷联惯导显控系统设计

  2.1 硬件电路设计

  导航触摸显示器由VT5057L型单色触摸屏和24 V直流电流源组成,VT5057L提供1个RS-232串口可与PC104连接。VT5057L触摸屏的接收和发送均是针对4字节32位浮点数而言,该触摸屏有2种显示模式:1)将所需要数据全部填满缓冲区后才显示;2)不必全部填满缓冲区,只要对应地址有数据便显示;由于通讯的实时性这里选用后者。

  导航数据处理计算机由嵌入式PC104模块和接口板组成。PC104模块提供1条ISA总线,接口板完成激光陀螺和加速度计信号转换,通过这条总线与PC104模块间进行数据传送。激光陀螺输出2路相差为90°的方波信号,加速度计输出成比例的电流信号,二者均需要鉴相解调后才能使用。这里采用I/F变换将加表的电流信号转变成脉冲信号,再使用8254对脉冲信号计数得到数字信号,此外由于导航软件的执行频率较高,因此接口板上还需附加了1个8254定时器作为外部定时器。该系统接口板采用HCTL2020器件完成以上工作,该器件内部集成有4倍频的解码电路、16位计数器滤波器,其内置滤波器能够有效降低噪声,图2为捷联惯导显控系统导航计算机框图。


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