文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于DSP的全姿态挠性陀螺寻北仪的研制
姓名:许卓兵
申请学位级别:硕士
专业:导航、制导与控制
指导教师:田蔚风
20020201
基于颂有酝勇菅氨币堑难兄摘要针对国内武器瞄准、地球物理探测、大地测虽、隧道建设等军民用领域中,北向基准的大量需求,上海交通大学导航与控制研究所和上海英谱乐惯性技术科技发展有限公司合作建立了全姿态挠性陀螺寻北仪的研究项目。奉文介绍这一项目研究的、基于娜颂有酝勇菅氨币堑难兄魄榭觥U庖谎氨弊爸糜糜诓舛ㄏ喽缘乩碚姹钡方位,具有快速准确和操作方便的特点,产品的研制采用模块化,便于更换和维修。所研制的寻北仪以挠性陀螺仪和加速度计为测量元件,挠性陀螺仪用于敏感地球自转角速度,加速度计用于敏感地心加速度。它利用正切法进行全姿态方位角计算。通过计算机仿真实验对造成寻北误差的主要因素如陀螺常值漂移、陀螺随机漂移、加速度计零漂、转位机构转位误差、物理参数等进行了分析,并给出了误差模型。为了消除陀螺仪漂移误差的影响,方案上采用了双位置多点测量法和补角修正技术,以提高寻北装置全方位角的估算精度。、挠性陀螺仪、数字万用表和计算机组成系统,进行了对比实验,可以了解误差的大小及其分布趋势,通过实验所得的误差曲线,确定了用正弦曲线对误差进行数据补偿的技术寻北仪的寻北工作过程通过数据采集计算板实现。数据采集计算板具有控制、数据采集、数据处理、方位角解算和远程通讯等功能,它分为中央处理单元、数据采集单元、存储单元、远程通讯单元。系统的中心处理单元采用〉鉊芯片。它主要用于实现控制功能和数据处理、运算功能。数据采集单元用于采集加速计和陀螺仪输出的信号,并同时检测供电电源是否正常。信号通过多路开关送到采样保持器,并经过模数转换器转换成数字信号送到写怼4娲⒌ピK捎玫腞上海交通大学硕士学径论文方案。Ⅱ
关键词:挠性陀螺,寻北仪,加速度计,和直鹗荂公司出品的虲芯片。远程通讯单元由电平转换芯片ü齋虳相连构成,以实现与远程计算机的数据传输与通讯。系统工作时先检测电源的±偷叵摺⑼勇菀呛图铀俣燃剖涑鍪欠裾#辉对第一次采集到的数据进行平均,得出第一位置数据;接着使陀螺仪转位一百八十度,得到第二位置数据;将数据代入公式解算,并进行象限判别,解算出真北方位角,送显示板显示。同时系统需完成电源锁定,再平衡加电控制,转位控制,接收纬度数据,故障检测等功能。本文以论述国内外寻北仪发展概况、寻北仪的分类以及奉课题的选题背景和依据为绪论,接着阐述了寻北仪的数学模型和误差分析,然后介绍了系统的硬件和软件设计以及系统的调试。在最后的总结中,作者真诚希望本文的研究工作能为我国信息综合处理技术和导航寻北装置的研究工作提供参考。=煌ㄇ费妒垦宦壅Ⅱ
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符号说明当地的纬度地平面的北向角速度地平丽的东向角速度地平面的轴上的角速度地球臼转角速度地平而窄间的地理啦标系陀螺仪的坐标系当地的海拔高度地球平均的半径陀螺两轴输出与陀螺输出轴相应的两个加速度计北向方位角倾斜角重力角速度=辉舜笱妒垦宦壅俯仰角Ⅵ尺。国珻彳,,妙口,,缈国▲Ⅳ￡
学位论文原创性声明上海交通大学上海父逋大竿日期:月日本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:
午牟舌指导教师签名:切痧彤日期:加/年隆稳保密酎,在上年解密后适用本授权书。学位论文版权使用授权书上海交通大学日期:么边年本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于不保密口。朐谝陨戏娇蚰诖颉啊学位论文作者签名:
第一章绪论概述寻北仪不仅在导弹、火炮发射、航空航天等国防高科技领域得到广泛地应用,而目。在地球物理探测、煤矿开采、大地测量、隧道建设及石油探井等民用领域中,也成为必需的测量仪器。各类低、中、高精度寻北装置在美国、德国、瑞。.旱裙曳⒄贡冉铣墒欤⒋罅孔氨赣诘乩霾慷樱谙执秸蟹⒒恿思了这方面的技术研制工作,并取得了可观的进展,但在某些领域的实际应用中还有一定的差距。因此,大力开展寻北仪的系统研究与产