飞行器备份仪表显示系统

 飞行

概述

当飞行器或航行器处于极端的自然环境下或战斗环境中时,卫星导航信息容易受到自然环境的影响或者来自敌方的电子干扰,从而导致机上大气数据系统、惯性导航系统、航向姿态系统、电子仪表系统等部分失效或完全失效,驾驶员无法获得当前飞行或航行信息,进入迷航状态,极易发生坠机、碰撞以及被敌方击毁等事故。为保障飞行和航行安全,多数飞行器都要求安装一套与机上其他系统和设备相对独立且不受干扰的备份仪表显示系统。该项目硬件采用惯性传感器、FPGA芯片和液晶显示器。惯性传感器输出陀螺仪、加速度计和磁力仪的测量数据。通过FPGA的计算,得到了当前横摇角、俯仰角和偏航角三个姿态角的信息。图形由FPGA中的图像生成模块绘制,最后输出到LCD显示。

 

主要技术特点:
1.第一, 采用Mahony算法和四元数法相结合,提高了姿态解算算法的精度。首先使用球面校准法对磁力计的采集数据进行校准, 然后使用Mahony算法和四元数法将采集到的陀螺仪、加速度计和磁力数据进 行融合,从而算出飞器偏转角以及到的陀螺仪、加速度计和磁力数据进行融合,从而算出飞器偏转角以及进行误差的修正,最终得到地理坐标系下飞器的三姿态角。
2.采用分层生成图像的思想,不需要 GPU 等复杂的专用芯片,基于参数化思想,设计基于FPGA的专用图像生成模块,大幅度减少了图像的生成时间,实现了定位导航及显示的实时性要求。
3.对生成图像中的圆弧、直线字符等图形都进行反走样处理,显著减少了锯 齿,消除了空洞现象、提高图像显示的质量。
4.通过对本设计的优化和完善,可以进一步提高姿态解算的精度,实现参数化的图层生成方法,并将姿态解算模块和图形生成模块设计为可直接调用的IP核,并可流片为专用的备份仪表IC。

 

 

 

系统架构

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作品演示

 

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2019年3月12日 09:55
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