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组合航向系统的开发与研究

作　者: 邱丹
导　师: 黄圣国
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 组合航向系统数字磁罗盘角速度陀螺罗差误差补偿微处理器
分类号: V241.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 163次
引　用: 2次
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内容摘要

航向信息是载体运行中一个非常重要的参数。随着其应用领域的拓宽和科学技术的发展,对航向信息的精度和可靠性的要求也越来越高。磁航向系统是一种利用地磁场来测量载体航向信息的系统,具有体积小、精度高、工作性能稳定的特点,但却有易受外界磁场干扰的固有缺陷。而惯性器件角速度陀螺恰恰具有不受环境磁场影响的特性。基于此,本文研究的组合航向系统,就采用单片机作为控制器,以磁罗盘作为航向测量的主传感器,以角速度陀螺作为辅传感器,将两种传感器组合起来,共同测量载体的航向信息。本文完成了组合航向系统原理样机实验板的研制工作,内容包括系统硬件部分的设计、制作、调试和软件部分程序的编写。该系统以单片机作为控制核心,利用差分磁罗盘和角速度陀螺来采集载体航向数据,将这些数据进行相应的处理后,再以UART的串口通信方式传输给外设接口。实验证明该组合航向系统具有体积小、重量轻、工作性能可靠的特点,并有效地提高了航向测量的精度,可以应用于直升机、地面车辆系统等航向测量领域。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 捷联式磁航向系统  9-11
  1.3 组合航向系统  11
  1.4 课题研究目的和意义  11-12
  1.5 本文的主要内容  12-14
第二章组合航向系统的传感器  14-20
  2.1 数字磁罗盘：HMR3300  14-18
    2.1.1 磁阻传感器  14-15
    2.1.2 数字磁罗盘HMR3300  15-18
  2.2 角速度陀螺：CRS03  18-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章传感器的误差分析与补偿  20-32
  3.1 磁罗盘的误差分析与补偿  20-30
    3.1.1 误差分类  20-21
    3.1.2 误差分析  21-23
    3.1.3 误差补偿  23-29
    3.1.4 实验结果分析  29-30
  3.2 角速度陀螺的误差分析与补偿  30-31
    3.2.1 误差分析  30-31
    3.2.2 误差补偿  31
  3.3 本章小结  31-32
第四章组合航向系统的硬件设计  32-44
  4.1 主要器件选择方案  32-36
    4.1.1 传感器的选择  32
    4.1.2 微处理器的选择  32-35
    4.1.3 外围器件的选择  35-36
  4.2 主要硬件电路的设计  36-43
    4.2.1 数字磁罗盘板的设计  36-37
    4.2.2 角速度陀螺的安装  37
    4.2.3 微处理器的应用  37-40
    4.2.4 数据采集电路的设计  40-42
    4.2.5 串行通信电路的设计  42-43
    4.2.6 电源模块的设计  43
  4.3 本章小结  43-44
第五章组合航向系统的软件设计  44-56
  5.1 软件总体框架  44
  5.2 软件开发语言  44-45
  5.3 软件编程环境  45-47
    5.3.1 IDE 环境简介  45-46
    5.3.2 软件编写与调试  46-47
  5.4 主要软件程序的模块设计  47-55
    5.4.1 初始化模块  47-48
    5.4.2 SPI 串口通信模块  48-51
    5.4.3 UART 通信模块  51-53
    5.4.4 陀螺温度采集模块  53-54
    5.4.5 数据压缩模块  54
    5.4.6 陀螺角度积分模块  54-55
  5.5 本章小结  55-56
第六章组合航向系统的调试与结果分析  56-61
  6.1 硬件电路调试  56-57
    6.1.1 复位电路的调试  56
    6.1.2 运算放大器的调试  56
    6.1.3 硬件电路的测试端口问题  56-57
  6.2 软硬件联调  57
    6.2.1 数字磁罗盘的数据采集的调试  57
    6.2.2 SPI 通信的调试  57
  6.3 实验结果分析  57-60
    6.3.1 实验装置  57-58
    6.3.2 实验过程和方法  58
    6.3.3 动态干扰磁场的识别方法  58-59
    6.3.4 实验现象和结果分析  59-60
  6.4 本章小结  60-61
第七章论文总结  61-63
  7.1 本文的主要工作  61-62
  7.2 后续研究工作展望  62-63
参考文献  63-65
致谢  65-66
在学期间的研究成果及发表的学术论文攻读  66-67
附录  67-71

组合航向系统的开发与研究

内容摘要

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