小型捷联惯性导航系统研究

发布时间：2017-05-10 05:00

  本文关键词：小型捷联惯性导航系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 捷联惯性导航系统因为其自身不需要外部信息,自主性强,体积小,结构简单,能耗低等优点和性能特点,受到越来越多的关注,逐步在军事、民用、科研等领域得到广泛应用。本文结合湖南省科技计划重大专项及企业科研攻关项目从理论上对捷联惯性导航系统进行了系统的研究；并利用MATLAB/GUI工具箱编写了捷联惯性导航系统仿真软件,为系统设计及实现提供理论指导。论文主要工作如下： 论文对国内外捷联惯性导航系统研究的发展现状及趋势进行综述；对目前主要的捷联惯性导航系统解算方法进行介绍并对捷联惯性导航系统的基本原理进行分析。 依托四元数理论,建立捷联惯性导航系统的数学模型,并通过MATLAB/GUI工具箱编写捷联惯性导航仿真系统软件,用户通过GUI界面设置初始导航参数,经过软件计算得到相应的导航参数及误差曲线,分析验证系统数学模型建立的正确与否。 为满足系统对小型化、高精度和实时性等要求,以数字信号处理器(DSP)为核心,设计捷联惯性导航系统的软硬件系统并搭建了捷联惯性导航平台。 为验证本文所研究设计的捷联惯性导航系统的可行性,利用VB编写信号采集及显示系统,以单片机为处理器进行惯性传感器标定实验,并在捷联惯性导航平台上进行静止状态和运动状态下的导航测试。 本文对捷联惯性导航系统的研究得到了实验的验证,对系统产业化的研究具有指导意义。
【关键词】：捷联惯性导航系统 四元数 仿真 数字信号处理器 系统设计
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：V249.322
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 符号说明9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.1.1 导航11
• 1.1.2 惯性技术11-12
• 1.2 惯性导航系统12-14
• 1.2.1 平台惯性导航系统12
• 1.2.2 捷联惯性导航系统12-13
• 1.2.3 捷联式与平台式惯性导航系统比较13-14
• 1.3 捷联惯性导航系统发展概况14-17
• 1.3.1 惯性传感器发展概况14-15
• 1.3.2 捷联惯性导航算法发展概况15-17
• 1.4 课题来源与论文研究的主要内容17-18
• 1.4.1 课题来源17
• 1.4.2 论文研究的主要内容及技术路线17-18
• 1.4.3 论文研究意义18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 捷联惯性导航系统原理19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 导航常用坐标系19-23
• 2.2.1 惯性坐标系19-20
• 2.2.2 地球坐标系20
• 2.2.3 地理坐标系20-21
• 2.2.4 载体坐标系21-22
• 2.2.5 导航坐标系22
• 2.2.6 平台坐标系22-23
• 2.3 捷联惯导系统基本原理23-29
• 2.3.1 主要参数23
• 2.3.2 捷联惯导系统基本原理23-25
• 2.3.3 捷联惯导系统基本方程25-27
• 2.3.4 捷联惯导姿态表达式27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 捷联惯性导航系统数学建模30-38
• 3.1 引言30
• 3.2 捷联算法的选择30-32
• 3.3 四元数基本理论32-34
• 3.3.1 四元数定义32
• 3.3.2 四元数性质32-33
• 3.3.3 转动四元数微分方程33-34
• 3.4 捷联惯性导航系统数学建模34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 捷联惯性导航系统仿真研究38-53
• 4.1 引言38
• 4.2 仿真环境38-39
• 4.2.1 MATLAB简介38
• 4.2.2 图形用户界面(GUI)简介38-39
• 4.3 捷联惯性导航仿真系统设计39-48
• 4.3.1 初始条件设定39-40
• 4.3.2 飞行轨迹仿真器设计40-42
• 4.3.3 惯性元件仿真器设计42-45
• 4.3.4 捷联解算仿真设计45-47
• 4.3.5 基于MATLAB/GUI的捷联惯性导航仿真系统的实现47-48
• 4.4 捷联惯性导航仿真结果48-52
• 4.4.1 飞行轨迹仿真结果48-49
• 4.4.2 捷联解算仿真结果49-51
• 4.4.3 误差分析51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 捷联惯性导航系统设计53-68
• 5.1 引言53
• 5.2 捷联惯性导航系统总体方案规划53-56
• 5.2.1 系统需求分析53-54
• 5.2.2 系统总体方案规划54-56
• 5.3 捷联惯性导航系统硬件设计56-63
• 5.3.1 硬件系统组成56-59
• 5.3.2 硬件系统模块59
• 5.3.3 系统信号处理59-60
• 5.3.4 硬件系统电路60-63
• 5.4 捷联惯性导航系统软件设计63-67
• 5.4.1 软件开发环境63-64
• 5.4.2 软件开发流程64-65
• 5.4.3 导航系统软件设计65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 捷联惯性导航系统实验研究68-81
• 6.1 引言68
• 6.2 实验目的与内容68
• 6.2.1 实验目的68
• 6.2.2 实验内容68
• 6.3 实验条件68-70
• 6.2.1 硬件设备68-69
• 6.2.2 软件条件69-70
• 6.4 实验过程及结果分析70-80
• 6.4.1 惯性传感器标定实验70-75
• 6.4.2 捷联惯性导航系统实验75-80
• 6.6 本章小结80-81
• 第七章 总结与展望81-83
• 7.1 全文总结81
• 7.2 后续研究工作展望81-83
• 参考文献83-87
• 附录87-96
• 附录1 主要芯片参数87-90
• 附1.1 陀螺仪87-88
• 附1.2 加速度计88-90
• 附录2 主要实验程序90-96
• 附2.1 传感器标定实验单片机程序90-91
• 附2.2 传感器标定实验VB程序91-92
• 附2.3 捷联解算程序92-96
• 致谢96-97
• 攻读学位期间主要的研究成果97
• 攻读硕士学位期间发表及录用论文情况97
• 攻读硕士学位期间获得的奖励97
• 参与科研项目97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 魏晓虹;张春熹;朱奎宝;;一种高精度角速率圆锥补偿算法[J];北京航空航天大学学报;2005年12期

2 徐景硕;惯性传感器技术及发展[J];传感器技术;2001年05期

3 王广龙,祖静,张文栋;微机械陀螺仪及其应用研究[J];电子测量与仪器学报;1999年02期

4 许高雁 ,汤建勋 ,金世龙;基于DSP和CPLD的小型化导航CPU设计[J];电子技术;2004年09期

5 陈凯;徐耀坤;;ADXL202双轴加速度传感器使用经验[J];国外电子元器件;2007年01期

6 刘危,解旭辉,李圣怡;捷联惯导系统的圆锥误差补偿算法研究[J];南京航空航天大学学报;2004年03期

7 杨莉,汪叔华;采用BP神经网络的惯导初始对准系统[J];南京航空航天大学学报;1996年04期

8 张冬玲,王良红;基于DSP的微弱信号检测采集系统设计[J];微计算机信息;2005年07期

9 张树侠,凌明祥,王利存;舰载导弹捷联系统姿态及初始对准算法的研究[J];中国惯性技术学报;1998年03期

10 聂莉娟,吴俊伟,田炜;H_∞滤波及其在惯导初始对准中的应用[J];中国惯性技术学报;2003年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨艳娟;捷联惯性导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 宋东清;基于DSP的导航计算机系统设计[D];哈尔滨工程大学;2007年

2 潘盛会;以DSP为核心处理器的捷联惯导计算机系统设计[D];哈尔滨工程大学;2007年

3 夏辉;基于DSP的导航计算机硬件设计[D];国防科学技术大学;2004年

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本文编号：354009