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申请/专利权人：山东科技大学

摘要：本发明公开了基于ZYNQ的海洋立体观测平台多天线POS系统、工作方法，属于导航技术领域，包括：卫星接收机、ZYNQ处理器、惯导数据采集子系统、卫星数据采集子系统、惯导时间同步子系统、观测器时间同步子系统、数据存储子系统、差分数据传输子系统、组合导航处理子系统、显示控制子系统和无人机；CPU0接收有效的GNSS数据后，解析出GPZDA数据的UTC时间，多天线POS系统正式进行工作；UTC时间通过带有AXI4‑LITE接口的IP核传输给FPGA端，赋值给软件时钟后，FPGA开始接收IMU数据；对比现有技术，本发明可以得到更加精确的组合导航时间同步效果，以更低的成本和更加便利的开发难度得到高精度的组合导航设备。

主权项：1.基于ZYNQ的海洋立体观测平台多天线POS系统，包括：卫星接收机、ZYNQ处理器、惯导数据采集子系统、卫星数据采集子系统、惯导时间同步子系统、观测器时间同步子系统、数据存储子系统、差分数据传输子系统、组合导航处理子系统、显示控制子系统和无人机；所述卫星接收机包括PPS信号和NEMA信息；所述ZYNQ处理器包括FPGA、CPU0、CPU1和板载OCM存储器；所述惯导数据采集子系统包括FPGA、惯导数据头识别处理单元和惯导数据帧接收单元；所述卫星数据采集子系统包括FPGA、CPU0、串口接收IP核和定时器硬件中断处理器；所述惯导时间同步子系统包括FPGA，惯导时间同步子系统接收PPS信号和NEMA信息；所述观测器时间同步子系统包括FPGA，观测器时间同步子系统接收PPS信号；所述数据存储子系统包括CPU0、Freertos嵌入式实时系统、Fatfs文件系统和存储器；所述差分数据传输子系统包括4G通讯系统和卫星信号接收基站；所述组合导航处理子系统包括FPGA、CPU1和ZYNQ板载OCM存储器，组合导航处理子系统接收NEMA信息；所述显示控制子系统包括2.4G无线射频传输模块和手持显示终端设备；基于ZYNQ的海洋立体观测平台多天线POS系统的工作方法，使用基于ZYNQ的海洋立体观测平台多天线POS系统，其特征在于，包括：S1.CPU0接收有效的GNSS数据后，解析出GPZDA数据的UTC时间，多天线POS系统正式进行工作；S2.UTC时间通过带有AXI4-LITE接口的IP核传输给FPGA端，赋值给软件时钟后，FPGA开始接收IMU数据；S3.在FPGA中，每接收到PPS信号有效后，便将软件时钟进行加1秒操作，同时开启用于IMU数据时间同步的计数器，开启用于观测器的脉冲信号定时器；S4.当检测到有效的IMU数据头后，开始接收数据，读取计数器的数值和软件时钟的数据并与惯导时间周期做加权融合得到时间同步的结果，同时对周期进行温度补偿；S5.每一条IMU数据接收完成后会通过硬件中断传输通知CPU0和CPU1，ARM核通过带有AXI4-LITE接口的IP核进行读取；S6.4G通讯模块接收来自卫星信号基站数据，然后转发给卫星接收机板卡；S7.在FPGA里采用串口IP核进行多天线卫星数据的接收并通过AXI4数据传输协议传输给ARM端；S8.在CPU0里面通过Freertos嵌入式实时系统和Fatfs文件系统进行IMU数据和多天线卫星数据的接收和存储，文件系统中建立按时间分文件存储和错误应对机制；S9.在CPU1里面通过捷联惯性导航算法和抗差自适应卡尔曼滤波对IMU和多天线卫星数据进行计算并将结果进行实时输出，卫星数据采用FPGA的AXI4-UART16550的IP核加ARM的定时器进行采集，采集到的数据再通过惯性导航的补偿处理得到最终用于实时运算的多天线卫星参数；S9.在CPU1里面通过捷联惯性导航算法和抗差自适应卡尔曼滤波对IMU和多天线卫星数据进行计算并将结果进行实时输出，其中卫星数据采用FPGA的AXI4-UART16550的IP核加ARM的定时器进行采集，采集到的数据再通过惯性导航的补偿处理得到用于实时运算的多天线卫星参数；S10.机载POS系统将自身的速度、位置、姿态和观测系统的波形数据、发射角参数通过2.4G无线传输模块下传给地面终端显示设备，显示设备实时显示各项参数，根据参数实时计算出无人机工作过的区域。

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