文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
光纤陀螺捷联导航数据处理系统软硬件设计与实现
姓名:杨枭
申请学位级别:硕士
专业:导航、制导与控制
指导教师:李绪友
20070201
摘要捷联式惯性导航系统是一种十分先进的惯性导航系统,它采用数学平台来代替实体平台,即通过导航计算机实时计算出姿态矩阵建立起数学平台,它与平台式导航系统相比具有体积小,重量轻,成本低,可靠性高的特点,是今后惯性导航技术的发展方向;而光纤陀螺自诞生以来,由于其具有寿命长,动态范围大,瞬时启动,结构简单,尺寸小,重量轻,全固态等突出优点而获得广泛应用。本文以实际工程为背景,对光纤陀螺捷联导航系统的设计进行了研究,完成了系统板的硬件设计和软件设计。针对实际应用中对加速度计信号采集精度不够、初始化参数读写过于复杂的问题,提出了整体的全新的设计,本文首先介绍了光纤陀螺和捷联导航系统的基本原理,给出了系统设计的理论基础,对∑一△型疍原理进行了分析,对比了两种加速度计采集方案,指出改进方法的优越性,给出采集设计的优化方法,重点介绍了系统板的硬件搭建和的软件设计及砑光纤陀螺捷联导航系统板的硬件是以为基础搭建的,各硬件单元围绕的主干结构展开并实现其各自功能,它们是陀螺数据采集电路,加速度计数据采集电路,温度数据采集电路,外部通讯接口电路,程序ㄗ⒂诮萘K惴ń馑悖保珼还要与外界进行数据交换;而起到的是敫骼啻ǜ衅髦浣涌诘淖饔茫嗨朴贒的一个前端元件。实践证明,该设计达到了光纤陀螺捷联导航数据处理系统的要求,为今后系统小型化设计打下了良好的基础。关键词:光纤陀螺;数据处理;软硬件设计;信号采集设计。引导电路,电源电路等。哈尔滨工程大学硕士学位论文
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作者┳:生重量哈尔滨工程大学学位论文原创性声明日期:年了月本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。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。
第滦髀惯性技术的重要性惯性技术的发展状况惯性技术是对载体进行导航的关键技术之一,惯性技术是利用惯性原理或其它有关原理,自主测量和控制运载体运动过程的技术,它是惯性导航、惯性制导、惯性测量和惯性敏感器技术的总称。现代惯性技术在各国政府雄厚资金的支持下,已经从最初的军事应用渗透到民用领域。惯性技术在国防装备技术中占有非常重要的地位。对于惯性制导的中远程导弹,一般说来命中精度%取决于制导系统的精度。对于导弹核潜艇,由于潜航时间长,其位置和速度是变化的,而这些数据是发射导弹的初始参信号。目前适用于潜艇的唯一导航设备就是惯性导航系统。惯性导航完全是依靠运载体自身设备独立自主地进行导航,不依赖外部信息,具有隐蔽性好、工作不受气象条件和人为干扰影响的优点,而且精度高。对于远程巡航导弹,惯性制导系统加上地图匹配技术或其它制导技术,可保证它飞越几千公里之后仍能以很高的精度击中目标。惯性技术己经逐步推广到航天、航空、航海、石油开发、大地测量、海洋调查、地质钻控、机器人技术和铁路等领域,随着新型惯性敏感器件的出现,惯性技术在汽车工业、医疗电子设备中都得到了应用。因此惯性技术不仅在国防现代化中占有十分重要的地位,在国民经济各个领域中也日益显示出它的巨大作用。捷联惯性技术是新兴的多学科综合技术,它的出现和发展代表了现代惯性技术的一个新的发展方向。“捷联”这一术语的英文原意就是“捆绑”,所谓捷联惯性系统也就是将惯性敏感元件勇菀怯爰铀俣燃直接固定在数,直接影响导弹的命中精度,因而需要提供高精度位置、速度和垂直对准哈尔滨工程大学硕士学位论文
光纤陀螺的发展状况度和三个线加速度沿运载体坐标系的分量,经过坐标变换,把加速度信息转化为沿导航坐标系的加速度。经过计算,得到运载体的位置、速度、航向和水平姿态等各种导航信息。捷联式惯性导航系统是一种十分先进的惯性导航系统,是近年来惯性技术的一个发展方向。在捷联惯导系统中,用计算机来完成导航平台的功能,以数学平台代替了平台惯导系统中的物理平台。捷联式惯导系统在计算机中用方向余弦矩阵实现导航平台的功能,以“数学平台”代替常规平台式惯导系统中的实体机械平台,由于省去了复杂的机电式导航平台,给系统带来许多优点:①体积和成本的大大降低,捷联系统没有平台框架和相连的伺服装置,简化了硬件;②可靠性高,捷联系统机械构件少,容易采用多敏感元件配置,实现余度技术;③捷联系统以高速率和高精度提供数字形式的载体姿态,直接提供载体角速率;④决定系统精