[发明专利]一种分布式POS用数据处理计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式POS用数据处理计算机系统，可以应用于分布式POS（Position and Orientation System,位置姿态测量系统），也可以应用于惯性导航、惯性/GPS（Global Position System,全球定位系统）组合导航系统的数据处理与导航计算。

背景技术

高精度POS可以为高分辨率航空遥感系统提供高频、高精度的时间、空间基准信息，通过运动误差补偿提高成像精度和效率。随着航空遥感对高分辨率成像需求的不断提高，新型高效多任务成像载荷联合成像技术、长基线微波载荷干涉和阵列技术逐渐成为提高成像效率和分辨率的有效手段。针对柔性长基线一主两子干涉SAR，因其通过机翼下挂天线吊舱，无需飞机改装、较易实现等特点在近年来受到广泛重视。但对于同一载机的三个观测载荷，采用传统的单一POS无法满足不同安置点多载荷的高精度运动参数测量的需求，而且因体积、重量、成本等因素的限制，在各观测载荷处均安装一个高精度POS也不现实。因此，迫切需要建立起高精度分布式POS系统。分布式POS系统由高精度主POS和两个分布在机翼下的子IMU组成。主POS解算获得主天线的高精度位置、速度、姿态等运动参数，两个子IMU利用主POS提供的信息进行传递对准，最终实现多点运动信息的精确测量，并在成像中进行运动误差补偿。

分布式POS用数据处理计算机系统，是完成导航算法的核心部件，负责接收和解算主IMU、两个子IMU和GPS提供的原始信息，并完成捷联计算，时间同步、组合滤波、传递对准、数据传输等任务。中国发明专利《一种分布式POS子IMU数据同步采集系统》（专利申请号：201210171259.1）通过采用FPGA+ARM架构实现了对多个子IMU原始数据的采集、预处理、数据时间同步，但是由于ARM芯片的数据处理能力差，并不能进行数据的实时导航解算、也不能通过传递对准实时输出子IMU的位置、速度、姿态信息；同时仅采用单一传输接口实现IMU原始数据的输出，不能输出实时导航数据、实时差分GPS数据、时间同步数据。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种分布式POS用数据处理计算机系统。

本发明技术解决方案是：本发明的分布式POS用数据处理计算机系统，包括FPGA数据输入输出模块和DSP数据处理模块两部分；其中FPGA数据输入输出模块包括数据输入模块、FPGA最小子系统模块、数据输出模块，数据输入模块与FPGA最小子系统模块相连，数据输入模块用于完成主IMU、第一子IMU和第二子IMU的陀螺和加速度计脉冲数据采集和GPS数据接收，并发送给FPGA最小子系统模块；FPGA最小子系统模块用于完成主IMU、第一子IMU和第二子IMU的陀螺和加速度计脉冲数据和GPS数据缓存，存入数据缓存区，并通过逻辑控制完成管理和调度整个数据处理计算机系统的工作进程；FPGA最小子系统模块与数据输出模块相连，数据输出模块用于完成接收FPGA最小子系统模块输出的主IMU、第一子IMU和第二子IMU原始数据、GPS原始数据、实时导航数据、实时差分GPS数据和时间同步数据，并完成与监控计算机、成像载荷、存储模块的数据交互；DSP数据处理模块采用六DSP两两并行主从处理器架构，包括第一主DSP处理器，第二主DSP处理器，第三主DSP处理器，第一从DSP处理器，第二从DSP处理器，第三从DSP处理器；第一主DSP处理器通过外部存储器接口（EMIF）与第一从DSP处理器的并行主机接口（HPI）相连，第一主DSP处理器通过FPGA最小子系统模块发送的主IMU的陀螺和加速度计的脉冲数据和GPS数据实现主IMU的时间同步、主IMU误差补偿、主IMU捷联解算，第一从DSP处理器执行GPS数据解包、数据完整性检测、组合滤波；第二主DSP处理器通过外部存储器接口（EMIF）与第二从DSP处理器的并行主机接口（HPI）相连，第二主DSP处理器通过FPGA最小子系统模块发送的第一子IMU的陀螺和加速度计的脉冲数据实现第一子IMU的时间同步、第一子IMU误差补偿、第一子IMU捷联解算，第二从DSP处理器执行第一子IMU与主POS的传递对准；第三主DSP处理器通过外部存储器接口（EMIF）与第三从DSP处理器的并行主机接口（HPI）相连，第三主DSP处理器通过FPGA最小子系统模块发送的第二子IMU的陀螺和加速度计的脉冲数据实现第二子IMU的时间同步、第二子IMU误差补偿、第二子IMU捷联解算；第三从DSP处理器执行第二子IMU与主POS的传递对准。