用于组合导航处理器的多任务调度方法及组合导航处理器技术

一种用于组合导航处理器的多任务调度方法，其步骤为：（１）设置同步脉冲合成器和中断信号合成器；（２）执行惯性测量单元串行数据接收任务；（３）执行卫星导航数据接收任务；（４）执行双子样捷联惯导计算任务；（５）执行基于卡尔曼滤波方法的组合导航计算任务。该用于组合导航处理器，它包括主控制单元，主控制单元中设有中断管理器、中断信号合成器、同步脉冲合成器、通用输入输出接口单元、串行口０、串行口１以及串行口２。本发明专利技术具有结构简单紧凑、原理简单、能够大大提高组合导航处理器的利用率、提高整体效率等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到惯性导航系统领域，特指一种用于组合导航处理器的多任务调度方法 及组合导航处理器。
技术介绍
惯性导航系统由于能够提供高速率、高精度的全导航信息(包括位置、速度、姿态、角 速率、加速度等)，因此组合导航常以惯性导航系统为主导航设备，但单纯的惯性导航系统， 其误差随时间积累。以惯性导航系统为主的组合导航系统采用各种信息融合方法，组合其他 多种导航设各，以消减各种独立导航设备的不足，抑制惯性导航系统的误差，进一歩提高系 统的综合性能。工程中使用的主要信息融合方法是Kalman滤波方法。以某需求为应用背景的典型惯性/卫星组合导航系统为例，如图1，其任务主要有以下5 个，①IMU (Inertial Measurement Unit,惯性测量单元)串行数据接收(每5毫秒一帧数据， 帧长度为N个字节，波特率为230400bps);②卫星导航数据接收(每100毫秒一帧数据，帧 长度为M个字节)；③捷联惯导算法根据接收到的一帧或多帧IMU数据进行计算，得到并输 出惯性导航结果(采用双子样算法，则每10毫秒进行一次计算)。④捷联惯导计算完成后将 计算结果通过串行口输出；⑤Kalman滤波算法根据接收到的卫星导f[数据和惯性导航结果进 行计算，得到惯性导航结果的误差，并根据该误差，对惯性导航结果进行误差校正(每完成 10次双子样捷联惯导计算触发一次Kalman滤波计算)。目前，同类产品中一般采用单一的功能较为强大的通用型嵌入式处理器来完成上述功能 要求。在通用型嵌入式处理器平台上开发上述组合导航软件主要有基于单任务操作系统和基 于实时多任务操作系统两种途径。基于实时多任务操作系统能够很好地解决上述问题，但是需要付费(比如VXWORKS操 作系统)或者基于开放源代码的操作系统进行裁剪BSP (板级支持包)，开发过程费时。即便 .如此，操作系统在后台进行任务调度，也需要花费一定的时间开销。基于单任务的操作系统(比如DOS操作系统)要实现上述诸多任务的调度往往就显得力 不从心。由于处理器需要完成的任务较多，导致了处理器任务调度过于繁琐，时序控制复杂。所以有必要针对组合导航开发一种专用的处理器体系，其目标是在单一处理器上，基于 单任务操作系统，完成上述诸多任务的调度
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构 简单紧凑、原理简单、能够大大提高组合导航处理器的利用率、提高整体效率的用于组合导 航处理器的多任务调度方法及组合导航处理器。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。 一种用于组合导航处理器的多任务调度方法，其特征在于步骤为'(1)、设覽同步脉冲合成器和中断信号合成器同歩脉冲合成器根据1PPS脉冲信号， 利用自身本地晶振合成200HZ的触发脉冲信号；中断信号合成器根据组合导航处理器中输出 的脉冲信息，生成相应的中断脉沖信号，触发组合导航处理器使其进入相应的中断服务程序；(2) 、执行惯性测量单元串行数据接收任务依据同步脉冲合成器合成的脉冲信号，每 个脉沖信号触发一次惯性测量单元进行数据采集，惯性测量单元每次将采集到的数据封装成 一个数据包即数据帧通过串行口发送到组合导航处理器，组合导航处理器每收到一个來自惯 性测量单元的串行数据即产生一个接收中断给中断信号合成器，中断信号合成器产生一个让 中断管理器识别的中断进程，令组合导航处理器进入一个中断进程，该进程为执行惯性测量 单元串行数据接收任务的进程；(3) 、执行卫星导航数据接收任务卫星接收机的导航数据通过串行口发送给组合导航 处理器，卫星导航数据接收任务被来自卫星接收机的串行数据触发，当卫星导航数据接收任 务完成后组合导航处理器通过设置的GPI02产生一个正脉冲，表示已经收到了一帧完整的卫 星导航串行数据，产生了上述脉冲后将帧计数器重置为0，并且设置相应的信号灯标志2;(4) 、执行双子样捷联惯导计算任务当连续两次惯性测量单元串行数据接收任务完成后组合导航处理器通过设置的GPIOo产生一个正脉冲，该正脉冲用于触发双子样捷联惯导计算任务，并且设置相应的信号灯标志l，产生了上述脉冲后将帧计数器重置为0;每次双子样 捷联惯导计算任务完成后触发一次计算结果串行口输出任务，其周期与双子样捷联惯导计算 任务的周期相同；(5) 、执行基于卡尔曼滤波方法的组合导航计算任务当连续10次双子样捷联惯导计算 任务完成后组合导航处理器通过设置的GPIO,产生一个正脉冲；当卫星导航数据接收任务完 成后组合导航处理器通过设置的GPI02产生一个正脉冲；这两个正脉冲通过中断信号合成器 对GPIO,或GPI02进行"逻辑或"，产生一个让中断管理器识别的中断进程，令组合导航处 理器进入一个中断进程，该进程用于触发一次卡尔曼滤波计算任务。一种组合导航处理器，它包括主控制单元，其特征在于所述主控制单元中设有中断管理器、中断信号合成器、同步脉沖合成器、通用输入输出接口单元、串行口0、串行口 15以及串行口 2，所述同步脉冲合成器用于根据1PPS脉冲结合自身本地晶振合成200Hz的脉冲 信号，中断信号合成器根据通用输入输出接口单元中输出的脉冲信息生成相应的中断脉冲信 号后输出至中断管理器中，触发组合导航处理器使其进入相应的中断服务程序；串行口0用 于与惯性测ill单元相连接收采染到的数据并产生接收中断信号输送至中断管理器，串行口 1 用于与卫呈接收机相连接收采集到的数据并产生接收中断信号输送至中断管理器，串行口 2 用于与外部设备相连完成输出并产生发送中断给中断管理器。 作为本专利技术的进一步改进所述迎用输入输出接口单元包括GPIOn 、 GPI0,以及GPK^，所述GPIO。用于在连续两次惯 性测量单元串行数据接收任务完成后产生一个正脉冲输出至中断信号合成器，所述GPIO,用于 在连续10次双子样捷联惯导计算任务完成后产生一个正脉冲输出至中断信号合成器，所述 GPIOa用于在卫星导航数据接收任务完成后产,生一个正脉冲输出至中断信号合成器，所述中断 信号合成器对GPIOo直通输出至中断管理器，中断信号合成器对GPIO,或GPI02进行"逻辑或"， 产生一个组合导航中断信号用千触发一次Kalman滤波计算。与现有技术相比，本专利技术的优点就在于1) 本专利技术的好处在于提高对处理器的利用率。现有需要基于高主频处理器才能够完成的 组合导航功能，只需要一个相对低主频的处理器就能够完成。2) 能够在单任务操作系统中实现多个任务的调度，而不需要多任务操作系统的支持。能 够实现这种调度的多个任务必须具有顺序触发的关系，而一个典型的组合导航所包含的上述 5个任务只好具有这种关系。附图说明图1是现有技术中典型惯性/卫星组合导航系统程序多任务示意图2是本专利技术的框架结构示意图3是1PPS脉冲的示意图4是合成的200Hz同步脉冲效果图5是现有技术中调度方法在单任务操作系统中应用的示意图 图6是应用现有技术中调度方法后的效果图； 图7是本专利技术调度方法在单任务操作系统中应用的示意图； 图8是应用本专利技术调度方法后的效果图9是本专利技术组合导航处理器在单任务操作系统中应用实例的示意图。具体实施方式以下将结合具体实施例和说明书附图对本专利技术做进一步详细说明。 如图7所示，本专利技术一种用于组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于组合导航处理器的多任务调度方法，其特征在于步骤为：　（１）、设置同步脉冲合成器和中断信号合成器：同步脉冲合成器根据１ＰＰＳ脉冲信号，利用自身本地晶振合成２００Ｈｚ的触发脉冲信号；中断信号合成器根据组合导航处理器中输出的脉冲信息 ，生成相应的中断脉冲信号，触发组合导航处理器使其进入相应的中断服务程序；　（２）、执行惯性测量单元串行数据接收任务：依据同步脉冲合成器合成的脉冲信号，每个脉冲信号触发一次惯性测量单元进行数据采集，惯性测量单元每次将采集到的数据封装成一 个数据包即数据帧通过串行口发送到组合导航处理器，组合导航处理器每收到一个来自惯性测量单元的串行数据即产生一个接收中断给中断信号合成器，中断信号合成器产生一个让中断管理器识别的中断进程，令组合导航处理器进入一个中断进程，该进程为执行惯性测量单元串行数据接收任务的进程；　（３）、执行卫星导航数据接收任务：卫星接收机的导航数据通过串行口发送给组合导航处理器，卫星导航数据接收任务被来自卫星接收机的串行数据触发，当卫星导航数据接收任务完成后组合导航处理器通过设置的ＧＰＩＯ↓［２］ 产生一个正脉冲，表示已经收到了一帧完整的卫星导航串行数据，产生了上述脉冲后将帧计数器重置为０，并且设置相应的信号灯标志２；　（４）、执行双子样捷联惯导计算任务：当连续两次惯性测量单元串行数据接收任务完成后组合导航处理器通过设置的ＧＰＩ Ｏ↓［０］产生一个正脉冲，该正脉冲用于触发双子样捷联惯导计算任务，并且设置相应的信号灯标志１，产生了上述脉冲后将帧计数器重置为０；每次双子样捷联惯导计算任务完成后触发一次计算结果串行口输出任务，其周期与双子样捷联惯导计算任务的周期相同；　 　（５）、执行基于卡尔曼滤波方法的组合导航计算任务：当连续１０次双子样捷联惯导计算任务完成后组合导航处理器通过设置的ＧＰＩＯ↓［１］产生一个正脉冲；当卫星导航数据接收任务完成后组合导航处理器通过设置的ＧＰＩＯ↓［２］产生一个正脉冲；这两个 正脉冲通过中断信号合成器对ＧＰＩＯ↓［１］或ＧＰＩＯ↓［２］进行“逻辑或”，产生一个让中断管理器识别的中断进程，令组合导航处理器进入一个中断进程，该进程用于触发一次卡尔曼滤波计算任务。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兵，胡小平，吴美平，李涛，唐康华，逯亮清，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]