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基于飞机弹射座椅姿态求解算法的仿真研究与实现

作 者: 赵虹
导 师: 芮义斌;肖爱农
学 校: 南京理工大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 捷联式惯性导航系统 TMS320F2812 AD采样 姿态解算
分类号: V244.212
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 19次
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内容摘要


在设计高速飞机的弹射救生设备时,必须保证弹射救生的基本救生条件,为此应当计算出弹射座椅系统运动轨迹的各个关系参数,主要包括弹射座椅系统的运动速度、该速度相对于水平线的夹角、弹射座椅系统相对于气流的角度、旋转角速度和角加速度、相对于飞机的运动轨迹、相对于地面的运动轨迹等及其与时间的函数关系。这就决定了惯性导航技术在弹射救生座椅系统中的重要性。针对目前弹射座椅存在的问题,本文在对惯性导航基本理论了解以及熟悉美国德州仪器(TI)公司的TMS320F2812的结构和特点的基础上,在MATLAB环境下完成惯性导航系统仿真以及在DSP系统中的硬件实现。仿真部分主要涉及轨迹模型、陀螺仪以及加速度计模型的建立,分析比较惯性导航系统中几种基本算法的优劣,择优选取基于四元数算法进行导航解算,编程实现姿态解算仿真算法。这种仿真技术及仿真方法,为飞机弹射座椅姿态控制系统的研究奠定了基础。硬件电路设计部分主要包括选取TMS320F2812为主控制芯片,设计DSP最小系统。主要利用芯片本身自带的AD完成对传感器数据的采集,同时对导航数据进行实时解算,完成最基本的弹射座椅姿态解算电路的设计。软件部分在CCS3.3中完成,主要编写了AD采样程序及弹射座椅姿态解算程序编写工作等。最后进行软硬件联调,测试系统正常工作。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-11
  1.1 课题研究背景  7-8
  1.2 课题来源  8
  1.3 惯性导航技术的发展状况  8-10
  1.4 学位论文主要研究内容  10-11
2 惯性导航基本工作原理  11-22
  2.1 常用坐标系  11-13
  2.2 三类惯导系统的基本原理  13-16
  2.3 常用关系式  16-18
    2.3.1 坐标变换  16
    2.3.2 矢量的叉乘  16-17
    2.3.3 哥氏定理  17-18
  2.4 惯导基本方程  18-22
3 轨迹模型、陀螺及加速度模型建立  22-29
  3.1 仿真模型总体设计  22
  3.2 轨迹发生器的总体思路  22-23
  3.3 轨迹模型的具体实现  23-25
  3.4 陀螺仪模型的建立  25-26
  3.5 加速度计模型的建立  26-27
  3.6 轨迹仿真  27-29
4 捷联惯导系统仿真模型  29-43
  4.1 捷联惯导系统姿态更新算法选取  29-34
    4.1.1 欧拉角法  29-30
    4.1.2 方向余弦法  30-31
    4.1.3 姿态更新计算的四元素算法  31-34
  4.2 初始对准、初始条件的给定及初始数据计算  34-37
    4.2.1 对准公式给出  34-35
    4.2.2 初始条件的给定  35
    4.2.3 初始数据计算  35-37
  4.3 捷联惯导数学模型给定  37-41
  4.4 捷联惯导数字迭代算法原理  41
  4.5 matlab仿真结果  41-43
5 DSP中实现导航解算  43-55
  5.1 硬件部分设计  43-50
    5.1.1 系统电路设计方案  43-45
    5.1.2 系统各模块设计  45-50
  5.2 系统软件部分  50-53
  5.3 测试结果  53-55
6 总结  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-59

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 防护、救生设备及其技术 > 救生设备 > 应急离机设备 > 弹射座椅
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