A Digital Integrated Inertial Navigation System For Aerial Vehicles

Abstract

ملخص الرسالة الاسم الكامل: محمد إعجاز عنوان الرسالة: نظام رقمي متكامل لملاحة المركبات الجوية بالقصور الذاتي التخصص: هندسة الحاسب الآلي تاريخ الدرجة العلمية: مايو 2015 تزود المركبات الجوية الحديثة عادة بنظام ملاحة بالقصور الذاتي (INS) والذي يستعمل لتتبع توجه ، وسرعة ، و موقع المركبة الجوية. و يقوم ال INS بحساب سرعة المركبة الهوائية و موقعها الحالي باستخدام حسابات مركبة تعتمد على قياسات من أجهزة استشعار معينة (مثل أجهزة قياس التسارع و الجيروسكوبات ) جنبا إلى جنب مع معرفة موقع البدء و سرعة البداية. وتستخدم نظم INS والتي تعتمد فقط على أجهزة قياس التسارع المحاور الثلاثة لوضع أجهزة قياس التسارع عليها و إجراء عدد من العمليات الحسابية المركبة على القياسات القادمة من المحاور الثلاثة. في هذا البحث قمنا بتصميم أحد هذه ال INS كدائرة متكاملة عالية الكثافة للقيام بإجراء الحسابات المطلوبة لخدمة هذا التطبيق الخاص. كما قمنا هنا بتوفير وشرح هيكلية هذا التصميم وتفاصيله. وفي هذا التصميم تم استخدام خليط من تقنيات ال pipeline وال iterative ليمكن الإستفادة منه في حالات المركبات الجوية فائقة السرعة مثل المكوكات والصواريخ الفضائية. وقد تم تطوير نموذج عمل VHDL لهذا النظام جنبا إلى جنب وإجراء الإختبارات اللازمة له. علاوة على ذلك فقد تم توليف نموذج VHDL باستخدام Encounter® RTL بتقنية 90 نانومتر مع مكتبة الخلايا القياسية الرقمية. وقد تم إجراء تقييم كامل لتوليفة هذا النموذج من حيث السرعة، والعطلة ، و المساحة المتوقعة لأحجام مختلفة من مدخلات النظام. وأظهرت النتائج أن معالج ال INS المقترح يمكنه العمل بسرعة 1 غيغا هيرتز مع عطلة (مدخلات إلى مخرجات) 54 دورة (clock cycles) وبمساحة قدرها (492,962 μ^(2 )) في حالة استخدام 16 بت كحجم للمدخلات.