文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
光纤捷联惯性导航系统的设计与实验研究
姓名:何熠
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:高延滨
20090301
妻摘捷联式导航系统由于其体积小、重量轻、可靠性高,成为近几年来惯性技术的发展方向。而将光纤陀螺应用于捷联系统又是当前的研究热点。在这种背景下,本文提出了一种基于的光纤捷联惯性导航系统的设计方案。论文主要有三部分工作:搭建系统硬件平台,实现对惯性器件的数据采集;对惯性器件进行误差建模,并设计标定实验对模型参数进行辨识;仿真捷联算法,并进行软件设计。硬件设计是系统实现的前提,论文首先分析系统需求,给出了系统硬件设计的总体方案,并对数据采集部分作了详细介绍。然后,在系统实现数据采集的基础上,采用三轴转台测试法对惯导系统进行标定测试,并对测试数据进行处理,获得惯性器件的标度因数、零偏、安装误差角等信息。从结果可以看出,所选的光纤陀螺和加速度计能够满足系统设计需求。并根据标定测试中所得到的器件的相关参数,进行系统误差的仿真分析。紧接着,介绍了惯性导航的基本原理,并对算法进行仿真。用编程模拟载体运动,并生成陀螺和加速度计的信号,姿态更新算法选用四元数法,仿真结果理想。最后,在对捷联算法熟悉以后,进行系统软件的设计,并对系统进行导航测试,实验结果表明,系统的数据采集和传送准确可靠、能够实现基本的导航功能,达到了本课题的预期目标。能够为在该领域开展工作的研究人员提供一定的参考。关键词:光纤陀螺:捷联惯导系统;:标定;导航解算哈尔滨檀笱妒垦宦畚
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本论文氐啦授予学位后即可导师┳:二殇纠易、作者┳:之砀牌作者┳:日期:么州掣明日期:刁鼓辏辉马魅修岛年乡月∥日/哈尔滨工程大学学位论文原创性声明学位论文授权使用声明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。对尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。解密后晒ū豕こ檀笱徒挥泄夭棵沤斜4妗⒒惚嗟取本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由文中指出,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。本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈口在授予学位个月后口.。
第滦髀捷联惯性导航发展现状惯性导航是一种自主式的导航方法。为了判定舰船与其目标的相对位置,惯性导航系统是通过精确测量载体的旋转运动角速率和直线加速度信息,然后送至数字计算机中依赖于数学积分技术进行计算,得出导航数据。它完全依靠载体自身设备独立自主地进行导航,它与外界不发生任何光、声、磁、电的联系,从而实现了与外界条件隔绝的假想的“封闭占淠谑迪志返航‘钔。惯性导航系统可以分为平台式和捷联式两大类。尽管所有类型的惯性导航的基本原理都是一样的,但它们的实施却有各种不同的形式。惯性导航技术的原始应用都采用稳定平台技术。在这样的系统里,惯性敏感器件安装在一个稳定平台上,并与运载体的转动进行隔离。平台系统现在仍然很常用,特别是在需要精确估算导航参数的场合。年,美台惯导系统的试飞,在一架湔ɑ辖辛艘淮纬ご时的横贯美国大陆的飞行,证实了纯惯性技术的可行性,为惯性技术的发展奠定了良好的基础。年,在改进性能的基础上,美国又进行了第二次横贯美台惯导已普遍用于军用及民用的各种运载器上,成为一种成熟的导航装置。在平台惯导系统迅速发展的同时,捷联系统也处于研制的过程中。在过去年一些技术的进步使得捷联原理得以实现,其中一个主要进展是微型计算机的应用和大动态范围陀螺的研制。这使得在很多应用场合,惯性导航系统的尺寸和复杂性都大大降低。捷联惯性导航技术是一门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。所谓捷联惯性系统就是将惯性敏感元件勇菀怯爰铀俣燃直接固定在运载体上,陀螺仪和加速度计分别测量运载体相对惯性空间的三个转动角速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哈尔滨檀笱妒垦宦畚
光纤陀螺发展概况标系的加速度。再经过计算,得到运载体的位置、速度、航向