[发明专利]一种捷联惯性导航计算机测试系统及实现方法

权利要求书

1.一种捷联惯性导航计算机测试系统，其特征在于，包括运动轨迹仿真模块、惯性器件参数设定模块、惯性器件数据仿真模块、数据格式转换与存储模块、测试系统控制模块、误差分析模块、数据缓冲模块、惯性数据封装模块，数据同步触发模块和数据发送模块；其中，惯性器件参数设定模块和运动轨迹仿真模块分别与惯性器件数据仿真模块连接，惯性器件数据仿真模块分别与误差分析模块、数据格式转换与存储模块连接，数据格式转换与存储模块和测试系统控制模块分别通过PCI总线与数据缓冲模块连接，数据缓冲模块通过PCI总线与误差分析模块连接，数据缓冲模块分别与数据同步触发模块和惯性数据封装模块连接，数据同步触发模块和惯性数据封装模块分别与数据发送模块连接。

2.一种捷联惯性导航计算机测试系统的实现方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1、在计算机上选择Microsoft Visual C++开发平台设计上位机软件，通过该软件设定运动轨迹参数和惯性传感器及其接口参数，包括：

(1)设置载体运动时长，即航迹仿真时间；

(2)设置载体运动的轨迹参数；

(3)设置惯性传感器种类、误差、输出更新率参数；

(4)设置模拟的惯性传感器接口的通信格式；

步骤2、根据运动轨迹反推惯性传感器理论输出，加入惯性传感器误差后生成最终实际输出数据并存储，包括：

(1)读取步骤1中通过上位机设定的运动轨迹参数，反推出加速度计和陀螺仪理论输出；

(2)根据用户设置的惯性传感器参数推导出陀螺仪和加速度计误差；

(3)将陀螺仪和加速度计的理论输出与误差进行合成，得到带有误差的加速度计和陀螺仪输出，即模拟的惯性传感器的实际输出；

(4)按照用户设置的器件输出更新周期将模拟的惯性传感器的实际输出结果保存文件；

步骤3、基于FPGA设计开发测试系统的硬件平台，FPGA硬件平台根据步骤1中对于惯性传感器接口的设置，完成对模拟接口的输出格式与通信协议的配置，完成硬件初始化，进入待命状态，随时可以启动测试，包括：

(1)设置模拟的接口有效电平；

(2)设置模拟的通讯接口传输协议；

(3)设置惯性传感器输出数据包的长度、更新周期、帧头、帧尾和校验方式信息；

(4)上位机通过PCI总线与FPGA进行通信，以FPGA扩展存储器作为硬件端数据缓冲区，按照器件类型划分区域，分别存储加速度计、陀螺仪和温度数据；在初始化阶段，上位机首先向缓冲区各区域填满数据，为测试做好准备；

步骤4、FPGA通过模拟的接口，按照设定的参数实时、同步的向被测导航计算机发送数据，包括：

(1)首先判断缓冲区中的数据量是否符合大于等于一半的缓冲空间容量；当缓冲区数据量不满一半容量时，通过中断触发上位机填写半个缓冲空间容量的数据；当缓冲区数量大于等于一半容量时，继续进行下面步骤；

(2)测试系统根据初始化阶段设置的数据更新周期，生成用于控制数据发送周期的trig信号，trig信号为占空比1:9，频率等于数据更新周期的方波；

(3)数据处理模块根据初始化时设置的数据长度、帧头、帧尾和校验方式完成数据的自动硬件封装，生成符合导航计算机通讯协议的数据包；

(4)数据发送模块按照trig信号的周期将封装完成的数据包通过相应的模拟接口发送给被测导航计算机；

步骤5、导航计算机性能评估，包括：

(1)采集导航计算机输出的速度、位置和姿态信息，并将这些数据与步骤1中设定的运动轨迹参数对比；

(2)通过数理统计方法得到其差异的大小及变化趋势，并生成对比图和数据对比文件，对导航计算机性能进行评估。