文档介绍：挠性陀螺捷联惯导系统设计与仿真工学硕士学位论文硕士研究生:指导教师:学位级别:学科、专业:所在单位:论文提交日期:论文答辩日期:学位授予单位:初德进曾建辉副教授工学硕士导航、制导与控制自动化学院年哈尔滨工程大学分类号:密级:编号:
摘要近几年来,际醴⒄寡杆伲丫τ玫叫矶嗔煊颍涮囟ǖ挠布构,非常适合于需要做大量数据处理的各种算法,具有高效、高速、高精度’等优点,是当前许多领域中需做算法处理的嵌入式系统的首选器件。随着超大规模集成电路工艺的不断提高,芯片所能实现的功能越来越强大。它具有开发周期短、成本低、可以反复擦除及编程且容易开发等优点,已成为当代电子设计技术发展的趋势。挠性捷联惯导系统已经成为当前惯性技术研究的热点。这种系统体积小,需要实时解算大量数据。正是在这种背景下,本文提出了用构建挠性捷联嵌入式系统的解决方案。论文首先介绍了捷联惯导系统的基本原理,给出了系统设计的理论基础,然后完成了嵌入式系统的硬件和部分软件的设计。硬件设计是本文的重点。系统的硬件平台主要由单单构架而成,ㄗ⒂诮萘K惴ǎ而是敫骼啻ǜ衅髦涞慕涌冢魑狣的协处理器。系统的软件主要由和讲糠肿槌桑篎砑糠种饕8涸鹂刂剖莶集和数据通信;砑糠职ń萘K惴ǔ绦蚝虳与外界进行数据交换的系统算法程序等。在系统调试及测试过程中,系统软硬件工作稳定可靠,实现了捷联惯导系统的基本功能。最后,使用从安放在三轴多功能陀螺测试转台上的挠性捷联导航仪实际采集到的陀螺和加表数据,在仿真软件上对捷联惯导算法进行了仿真、验证。仿真结果表明,本设计所采用的捷联惯导算法误差小、工作稳定,达到了设计要求。关键词:籉荒有越萘9叩枷低哈尔滨工程大学硕士学位论文
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日期:础年堋刁日哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明: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。本人完全意识到献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已本声明的法律结果由本人承担。作者┳:
第滦髀捷联惯性导航技术的发展状况课题研究的意义和背景捷联惯性导航技术是滦说亩嘌Э谱酆霞际酰某鱿趾头⒄勾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决定系统精度的重要因素之一是捷联系统初始基准建立的准确性。正是由于捷联惯性导航系统具有一系列优点,在许多方面正逐步取代平台式惯导系统,它占领了除战略级应用之外的各个领域。有关资料报道,美台式,到年已有一半改为捷联式,年捷联式已占有%А在我国,目前的捷联式惯导系统一般以盗如韧ㄓ眯痛理器为硬件核心来处理导航系统产生的大量实时数据。这种传统的捷联式惯性导航系统由于使用通用魑V醒氪砥鳎贾铝思阜矫娴娜焙叮孩倌哈尔滨工程大学硕士学位论文
以迅速应用最新的芯片成果,目前系统占主导地位,甚至统仍在使用中;②需要许多外部设备,使得硬件实现需要多块电路板相连接,电路结构复杂,体积和重量都比较大,同时存在不同程度的资源浪费,成本很高;③通用型微处理器采用的是冯·诺伊曼结构,乘法是用软件实现,往往需要若干个机器周期才能完成,因此导致数据处理速度较慢;④在通用机的应用场合往往功耗的矛盾并不十分突出,低车墓木几十瓦左右,而这对于捷联式惯导系统的许多应用场合来说却是十分可观的;⑤软件开发必须在通用机的底层软件上进行,程序效率和直接操作硬件的灵近年来,随着微米、纳米技术的发展,微型惯性测量组合应运而生。与传统的惯性测量组合相比,它们的尺寸、重量、体积大幅度降低,可靠性、稳定性大大提高,使得捷联惯导系统的应用领