一种基于多核DSP的定位导航方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多核DSP的定位导航方法，且多核DSP具有第一内核和第二内核；该定位导航方法包括如下步骤：步骤1，通过第一内核采集惯性测量单元、里程计、高程计以及卫星设备发出的数据，并将采集的数据放入共享数据区中；步骤2，通过第二内核读取放入共享数据区中的数据、将读取的数据用于定位导航解算；步骤3，第二内核将定位导航解算结果发送至显示装置。本发明专利技术一方面通过多核DSP中的第一内核和第二内核并行进行数据采集和导航解算的方式，从而有效提高运算效率、增强了运算实时性；本发明专利技术另一方面通过降低对滤波器矩阵离散化的频率和组合导航滤波解算的频率的方式，从而在保障定位导航精度的同时降低了算法运算的复杂度。

A positioning and navigation method based on multi core DSP

The invention discloses a navigation method based on multi core DSP, and nuclear DSP has first and second kernel kernel; the navigation method comprises the following steps: 1, through the first kernel acquisition of inertial measurement unit, odometer, height gauge and satellite equipment issued by the data, and the data will be collected into a shared in the data area; step 2, the second kernel read into a shared data area data, read data for positioning navigation solution; step 3, second core positioning navigation solution and send the results to the display device. The present invention through a multi core DSP in the first and second kernel kernel parallel data acquisition and navigation solution, so as to improve the operation efficiency and enhance the real-time computing; another aspect of the present invention by reducing the calculation of frequency filter matrix of discrete frequency and integrated navigation filtering method, which in the protection of navigation accuracy and reduce the complexity of computing algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多核DSP的定位导航方法
本专利技术涉及定位导航
，更为具体来说，本专利技术为一种基于多核DSP的定位导航方法。
技术介绍
目前，随着技术的不断发展，人们对定位导航设备的精度提出了越来越高的要求。为提高定位导航设备的精度，常规的方案主要有两种：(1)建立更准确的系统模型、使用更高的采样频率；(2)基于惯性导航、GPS、里程计等多源信息融合的方式来提高定位导航设备的精度。对于方案(1)，建立更准确的系统模型意味着更高的系统阶数，这会使运算量呈指数级的增长；而更高的采样频率意味着需要更快的处理速度，这就提高了对处理器的性能要求，极大地增加了成本。对于方案(2)，如果采用多源信息融合的方法，运算量会随着信息量的增大而增大，一般的硬件无法保证定位导航的实时性和准确性，而通过提高硬件能力的方式保证定位导航精度则必然大大地提高了成本，则无法推广使用。因此，在保证定位导航精度的基础上，如何降低导航运算的复杂度、降低成本投入，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
技术实现思路
为解决现有提高定位导航精度的方法存在的运算量大、成本高、实时性差、准确性差等问题，本专利技术创新地提出了一种基于多核DSP的定位导航方法，一方面选用具有并行运算能力强、内存空间大、成本低等优点的多核DSP作为硬件基础，另一方面通过巧妙地降低频率的方式对定位导航算法进行优化，从而实现在保证定位导航精度的同时降低了定位导航运算的复杂度。为实现上述技术目的，本专利技术公开了一种基于多核DSP的定位导航方法，所述多核DSP具有第一内核和第二内核；所述定位导航方法包括如下步骤：步骤1，通过第一内核采集惯性测量单元、里程计、高程计以及卫星设备发出的数据，并将采集的数据放入共享数据区中；步骤2，通过第二内核读取放入共享数据区中的数据、将读取的数据用于定位导航解算；步骤3，所述第二内核将定位导航解算结果发送至显示装置。基于上述的技术方案，本专利技术通过第一内核和第二内核并行进行数据采集和导航解算的方式，从而有效提高运算效率、增强了运算实时性，以解决现有技术存在的成本高、实时性差、准确性差等问题，进一步地，步骤1中，还包括通过所述第一内核对采集的数据进行预处理的步骤，然后将预处理后的数据写入共享数据区。进一步地，步骤1中，所述预处理后的数据被写入共享数据区后，所述第一内核向第二内核发送核间中断信号；步骤2中，所述第二内核接收到所述核间中断信号后，才读取放入共享数据区中的数据。进一步地，步骤2中，采用如下方式将读取的数据用于定位导航解算；步骤21，设置状态量初值，根据先验数据对第二内核中的滤波器参数进行初始化操作，所述滤波器参数包括协方差矩阵、状态噪声矩阵及观测噪声矩阵；步骤22，按照第一频率读取共享数据区中的惯性测量单元数据、里程计数据、高程计数据及卫星设备数据，并对读取的数据进行修正；步骤23，利用修正后的惯性测量单元数据和初始位置姿态信息进行纯惯性导航解算，得到惯性姿态、速度及位置结果；步骤24，利用状态量、惯性测量单元数据、里程计数据、高程计数据以及卫星数据得到用于组合导航的滤波观测矩阵和滤波增益矩阵，为组合导航滤波解算做准备；步骤25，基于所述滤波观测矩阵和滤波增益矩阵，按照小于所述第一频率的第二频率进行组合导航滤波解算，根据组合导航滤波解算结果更新惯性姿态、速度及位置结果，将更新后的姿态、速度及位置结果作为定位导航解算结果；对未进行组合导航滤波解算的数据进行卡尔曼滤波解算，根据卡尔曼滤波结果更新状态量和协方差矩阵，将步骤23中得到的惯性姿态、速度及位置结果作为定位导航解算结果；步骤26，返回步骤22。基于上述的改进的技术方案，本专利技术通过降低了组合导航滤波解算的频率的方式，从而在保障定位导航精度的同时降低了算法运算的复杂度，从而解决现有技术存在的运算量大、成本高、实时性差、准确性差等问题。进一步地，在步骤22中，包括判断是否收到停止导航指令的步骤，如果是，则停止导航；如果否，则读取共享数据区中的数据。进一步地，在步骤23和步骤24之间，包括按照低于所述第一频率的第三频率对状态噪声矩阵进行离散化的步骤，然后执行步骤24。进一步地，所述第一频率为1kHz，所述第二频率为1Hz，所述第三频率为100Hz。进一步地，步骤25中，通过计数器判断是否对当前待解算的数据进行组合导航滤波解算。进一步地，在步骤23和步骤24之间，通过计数器判断是否对当前状态噪声矩阵进行离散化。进一步地，步骤25中，组合导航滤波解算后，还包括修正惯组参数的步骤。本专利技术的有益效果为：本专利技术一方面通过多核DSP中的第一内核和第二内核并行进行数据采集和导航解算的方式，从而有效提高运算效率、增强了运算实时性；本专利技术另一方面通过降低对滤波器矩阵离散化的频率和组合导航滤波解算的频率的方式，从而在保障定位导航精度的同时降低了算法运算的复杂度。附图说明图1为实施本专利技术的定位导航方法的硬件组成示意图。图2为基于多核DSP的定位导航方法流程示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的基于多核DSP的定位导航方法进行详细的解释和说明。如图1、2所示，本专利技术公开了一种基于多核DSP的定位导航方法，根据功能要求和多核DSP的硬件资源，将原始数据采集任务和导航解算任务分配给两个独立的核来并行执行。本实施例中的多核DSP具有第一内核和第二内核；定位导航方法包括如下步骤：步骤1，通过第一内核(Core1)以固定频率采集惯性测量单元(IMU)、里程计、高程计以及卫星设备发出的数据，通过第一内核对采集的数据进行预处理的步骤，然后将预处理后的数据写入共享数据区；预处理后的数据被写入共享数据区后，第一内核向第二内核发送核间中断信号。步骤2，通过第二内核(Core2)读取放入共享数据区中的数据、将读取的数据用于定位导航解算；本实施例中，只有第二内核接收到核间中断信号后，才读取放入共享数据区中的数据。具体地，采用如下方式将读取的数据用于定位导航解算。步骤21，设置状态量初值，根据先验数据对第二内核中的滤波器参数进行初始化操作，滤波器参数包括协方差矩阵(P)、状态噪声矩阵(Q)及观测噪声矩阵(R)。步骤22，判断是否收到停止导航指令，如果是，则停止导航；如果否，则继续导航流程；按照第一频率读取共享数据区中的惯性测量单元数据、里程计数据、高程计数据及卫星设备数据，并对读取的数据进行修正。比如，可通过1ms定时中断的方式从共享数据区中读取惯性测量单元数据、里程计数据、高程计数据及卫星设备数据，且还可对上述数据进行预处理。步骤23，利用修正后的惯性测量单元数据和初始位置姿态信息进行纯惯性导航解算，得到惯性姿态、速度及位置结果；还根据状态量和惯性测量单元数据求取状态转移矩阵(φ)；本实施例中，通过计数器判断是否对当前状态噪声矩阵进行离散化，并在满足条件时按照低于第一频率的第三频率对状态噪声矩阵进行离散化，本实施例还可对状态转移矩阵进行离散化，然后执行步骤24。步骤24，利用状态量、惯性测量单元数据、里程计数据、高程计数据以及卫星数据得到用于组合导航的滤波观测矩阵(H)和滤波增益矩阵(K)，为组合导航滤波解算做准备；步骤25，本实施例中，通过计数器判断是否对当前待解算的数据进行组合导航滤波解算，并在满足条件时：基于滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多核DSP的定位导航方法，其特征在于：所述多核DSP具有第一内核和第二内核；所述定位导航方法包括如下步骤：步骤1，通过第一内核采集惯性测量单元、里程计、高程计以及卫星设备发出的数据，并将采集的数据放入共享数据区中；步骤2，通过第二内核读取放入共享数据区中的数据、将读取的数据用于定位导航解算；步骤3，所述第二内核将定位导航解算结果发送至显示装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于多核DSP的定位导航方法，其特征在于：所述多核DSP具有第一内核和第二内核；所述定位导航方法包括如下步骤：步骤1，通过第一内核采集惯性测量单元、里程计、高程计以及卫星设备发出的数据，并将采集的数据放入共享数据区中；步骤2，通过第二内核读取放入共享数据区中的数据、将读取的数据用于定位导航解算；步骤3，所述第二内核将定位导航解算结果发送至显示装置。2.根据权利要求1所述的基于多核DSP的定位导航方法，其特征在于：步骤1中，还包括通过所述第一内核对采集的数据进行预处理的步骤，然后将预处理后的数据写入共享数据区。3.根据权利要求2所述的基于多核DSP的定位导航方法，其特征在于：步骤1中，所述预处理后的数据被写入共享数据区后，所述第一内核向第二内核发送核间中断信号；步骤2中，所述第二内核接收到所述核间中断信号后，才读取放入共享数据区中的数据。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的基于多核DSP的定位导航方法，其特征在于：步骤2中，采用如下方式将读取的数据用于定位导航解算；步骤21，设置状态量初值，根据先验数据对第二内核中的滤波器参数进行初始化操作，所述滤波器参数包括协方差矩阵、状态噪声矩阵及观测噪声矩阵；步骤22，按照第一频率读取共享数据区中的惯性测量单元数据、里程计数据、高程计数据及卫星设备数据，并对读取的数据进行修正；步骤23，利用修正后的惯性测量单元数据和初始位置姿态信息进行纯惯性导航解算，得到惯性姿态、速度及位置结果；步骤24，利用状态量、惯性测量单元数据、里程计数据、高程计数据以及卫星数据得到用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：高艳，段祉鸿，卫瑞，康冰，赵琳，刘希强，董彦维，陈令刚，朱曦曼，陈鸿跃，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11