一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法

摘要

一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法，以GPS接收机的1PPS秒脉冲为基准，生成IMU采样时钟，通过FPGA中的计数器对IMU输出脉冲信号进行计数，实现IMU数据采样与1PPS同步，从而实现IMU数据与GPS数据的同步。GPS数据通过VHDL语言实现的串口接收。浮点DSP响应FPGA的外部中断，以总线方式读取FPGA内部的IMU数据，并根据IMU数据包中的IMU同步标志和GPS读取标志提取同步IMU数据和读取GPS数据。该方法采用硬件同步，时间同步精度高，稳定性好，并能够与1PPS实现再次同步，为组合导航解算提供高精度同步数据，提高组合导航系统整体性能；DSP以中断方式提取同步数据，几乎不占用作组合解算的DSP资源，具有很好的实时性。

主权项

1.一种SDINS/GPS组合导航系统时间同步及同步数据提取方法，其特征在于步骤如下：①以GPS接收机的1PPS秒脉冲前沿为基准，在FPGA中分频生成周期为2秒、占空比为50％的周期信号T_2S；②根据IMU采样频率要求，以导航系统时钟T_B为基频，当T_2S为高电平时，分频产生IMU采样时钟T_S，当T_2S为低电平时，重新分频产生IMU采样时钟T_S，实现IMU数据采样与1PPS同步，从而实现IMU数据与GPS数据同步，当GPS接收机失锁导致1PPS不可用时，T_2S保持前一个1_PPS处的电平，仍以导航系统时钟T_B为基准，分频产生采样时钟信号T_S，不影响IMU数据采集，当1PPS恢复正常时，T_2S恢复为正常的周期信号，实现IMU数据采样与1PPS再次同步，重新实现IMU数据与GPS数据同步；③在FPGA中对IMU数据进行采样，并通过计数器记录每秒内的IMU采样次数，该计数器在1PPS脉冲前沿复位，在每完成一次IMU数据采样时，产生DSP外部中断，将包头、IMU采样数据、当前采样次数存为一个IMU数据包，数据包大小根据IMU输出的脉冲路数和最大输出频率确定，其中包头用于导航计算机识别数据包类型，将该数据包存于FPGA的一个双口RAM中，采集IMU数据的同时，在FPGA中通过串口接收GPS数据，并存于FPGA的另一个双口RAM中；④DSP响应IMU采样结束时产生的外部中断，通过外部存储器接口以总线方式与FPGA通信，在一个中断服务程序中读取IMU数据和GPS数据，提取IMU同步数据，并进行GPS失锁判断；⑤判断系统工作是否结束，若未结束，则继续执行步骤②、③和步骤④，否则结束。