基于FPGA的IMU信号采集和处理.pdf

简介：
本文探讨了如何利用FPGA技术高效地收集与处理来自惯性测量单元（IMU）的数据，为精确导航系统提供支持。通过优化算法设计及硬件架构，提高了系统的实时性能和数据准确性。 集全球定位系统（GPS）与惯性导航系统（INS）于一体的组合定位测姿系统（POS）弥补了GPS采样率低、信号易丢失的缺点，并改善了INS误差随时间累积的问题，综合兼具二者优点，在GPS信号被遮挡时仍能提供稳定连续的结果。传统航空摄影测量需布设大量地面控制点，效率低下。利用POS系统可获得精确的相机曝光时刻及相片外方位元素，从而实现无需地面控制点的航空摄影测量。目前我国较少自主研发POS系统，多直接购买国外产品，成本高昂。 本段落提出了一种IMU信号采集与处理方案，该方案由传感器模块和控制模块组成。传感器模块包括3轴加速度计、 3轴陀螺仪、 GPS以及编码器；而控制模块则以FPGA为核心，一方面接收GPS的高精度时间数据及PPS脉冲来生成高精度的时间基准，另一方面通过控制AD转换器完成对陀螺仪和加速度计输出模拟信号的数字化处理。经过内部滤波与重采样后，在打上精确时间戳的基础上按照设定频率输出数字结果。 该采集系统成本较低、设计灵活且具有良好的扩展性，具备较高的实际应用价值及前景，为后续POS系统的开发奠定了坚实的基础。