学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

光纤捷联惯性导航系统的设计与实验研究

作　者: 何熠
导　师: 高延滨
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 光纤陀螺 捷联惯导系统 FPGA 标定 导航解算
分类号: V249.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 323次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


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FPGA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Matlab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。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 捷联惯性导航发展现状  11-12
  1.2 光纤陀螺发展概况  12-14
  1.3 论文研究的目的及意义  14-15
  1.4 论文研究的主要内容  15-17
第2章 系统的硬件组成  17-32
  2.1 惯性器件的原理  17-21
    2.1.1 光纤陀螺的工作原理  17-19
    2.1.2 石英挠性加速度计工作原理  19-21
  2.2 系统需求分析  21-23
    2.2.1 系统功能需求  22
    2.2.2 系统性能需求  22-23
  2.3 系统的组成  23-27
    2.3.1 光纤陀螺仪  23-24
    2.3.2 加速度计  24
    2.3.3 主控制器的设计  24-27
  2.4 光纤捷联嵌入式系统的构建  27-31
    2.4.1 系统框架的构建  27-28
    2.4.2 系统的信号采集  28-29
    2.4.3 控制系统主要内核定制  29-31
  2.5 本章小结  31-32
第3章 惯性器件的标定  32-53
  3.1 概述  32-33
  3.2 惯性器件的主要性能指标  33-36
    3.2.1 光纤陀螺的性能指标  33-35
    3.2.2 加速度计的性能指标  35-36
  3.3 三轴转台标定  36-52
    3.3.1 标定方案设计原则  36
    3.3.2 惯性器件静态误差数学模型  36-39
    3.3.3 测试设备及其条件  39-40
    3.3.4 速率实验  40-44
    3.3.5 位置实验  44-48
    3.3.6 实验结果与分析  48-52
  3.4 本章小结  52-53
第4章 捷联导航原理及仿真  53-77
  4.1 常用坐标系  53-56
    4.1.1 常用坐标系定义  53-55
    4.1.2 参数说明  55-56
  4.2 惯导基本方程  56-58
  4.3 捷联式惯导系统的基本原理  58-62
  4.4 系统误差分析  62-68
    4.4.1 系统的主要误差源  62-63
    4.4.2 误差方程  63-67
    4.4.3 系统误差分析  67-68
  4.5 导航算法的仿真  68-76
    4.5.1 姿态更新算法  68-69
    4.5.2 初始条件和初始数据  69-70
    4.5.3 惯性器件数据的生成  70-73
    4.5.4 仿真结果与分析  73-76
  4.6 本章小结  76-77
第5章 系统软件设计及调试  77-86
  5.1 总体设计  77-78
  5.2 数据采集模块  78-79
  5.3 捷联解算模块  79-81
  5.4 实验结果与分析  81-85
  5.5 本章小结  85-86
结论  86-88
参考文献  88-90
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  90-91
致谢  91

相似论文

  1. 我国典型低挥发分煤热解成分的定量分析,TQ530.2
  2. 基于FPGA的电磁超声检测系统的研究,TH878.2
  3. 慢光光纤陀螺信号检测电路设计,V241.5
  4. 陀螺稳定跟踪平台研究,V241.5
  5. 光纤陀螺信号处理线路FPGA实现,V241.5
  6. 机载导弹的传递对准研究,V249.322
  7. 光纤陀螺温度漂移建模与补偿,V241.5
  8. 基于FPGA的五相PMSM驱动控制系统的研究,TM341
  9. LXI任意波形发生器研制,TM935
  10. 基于FPGA的射频功放数字预失真器设计,TN722.75
  11. 突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现,TN919.3
  12. 直扩系统抗多径性能分析及补偿方法研究,TN914.42
  13. 电视制导系统中视频图像压缩优化设计及实现研究,TN919.81
  14. 基于FPGA的多用户扩频码捕获研究及硬件仿真,TN914.42
  15. 基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
  16. 基于FPGA的高速图像预处理技术的研究,TP391.41
  17. 有标记点的人体三维运动数据获取方法的研究,TP391.41
  18. PCB视觉检测系统中相机标定算法与位姿测定技术,TP391.41
  19. 基于FPGA的高速数字图像采集与接口设计,TP274.2
  20. 基于FPGA的电感传感器数据采集系统的研制,TP274.2
  21. 基于Nios的串行总线分析仪研制,TP274

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 > 飞行控制系统与导航 > 导航
© 2012 www.xueweilunwen.com