舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器设计
发布时间：2021-11-02 23:00
基于捷联式惯性导航系统（SINS）和全球导航卫星系统（GNSS）构成的组合导航系统已成为舰载飞机最主要的导航系统。从成本和易于实现的角度出发,利用计算机仿真技术开发舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器,模拟其对准过程和动态环境下导航数据输出,是在实验室环境下研究惯导系统对准、分析导航系统性能、实现综合航电交联测试等实验课题的重要手段。本文以舰载机导航系统为研究对象,利用VC++软件开发平台完成舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器的设计。论文的主要研究工作及创新点包括:1.首先对舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器进行结构设计,然后对仿真器的功能性需求进行了详细分析,在此基础上,对仿真器的功能模块进行了详细划分。2.建立惯性器件和GNSS误差模型,并对惯性导航系统的姿态、速度和位置结算算法进行简化,设计便于编程实现的惯性/组合导航系统数学模型。同时,针对舰载机捷联惯导系统快速传递对准问题,设计改进了速度加姿态匹配和角速度加比力匹配两种传递对准组合匹配方案。3.基于“模块化设计”,将舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器划分为六个模块,在VC++.NET开发平台下,并引进OpenGL开放型图形库,用...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 惯性/组合导航系统简介
1.2.1 惯性导航系统简介
1.2.2 全球卫星定位系统简介
1.2.3 SINS/GNSS组合导航系统简介
1.3 国内外导航系统仿真研究现状
1.4 论文结构安排及创新点
1.4.1 论文结构安排
1.4.2 论文主要创新点
第2章 舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器总体设计方案
2.1 设备组成及功能
2.2 功能性需求分析
2.2.1 人机交互模块
2.2.2 运动轨迹仿真模块
2.2.3 传递对准仿真模块
2.2.4 惯性/组合导航仿真模块
2.2.5 信息显示模块
2.2.6 通信模块
2.3 结构设计
2.3.1 人机交互模块
2.3.2 运动轨迹仿真模块
2.3.3 传递对准仿真模块
2.3.4 惯性/组合导航仿真模块
2.3.5 信息显示模块
2.3.6 通信模块
2.4 本章小结
第3章 舰载机惯性/组合导航算法研究及建模
3.1 导航基本参数
3.2 常用坐标系定义
3.3 惯性器件误差模型
3.3.1 原始信号生成模块
3.3.2 陀螺仪的误差模型
3.3.3 加速度计的误差模型
3.4 惯性导航系统解算算法
3.5 捷联惯导系统误差模型
3.6 卡尔曼滤波理论
3.7初始对准
3.7.1 角速度加比力匹配
3.7.2 速度加姿态匹配
3.8 GNSS误差模型
3.9 SINS/GNSS组合导航系统卡尔曼滤波器设计
3.10本章小结
第4章 舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器的设计
4.1 数字仿真器设计基础
4.1.1 仿真平台基础
4.1.2 多线程技术
4.1.3 动态链接库
4.2 人机交互模块设计
4.2.1 参数装订模块设计
4.2.2 仿真流程控制模块设计
4.2.3 界面显示控制模块设计
4.3 传递对准模块设计
4.4 惯性/组合导航仿真模块设计
4.4.1 惯性器件仿真模块设计
4.4.2 惯性导航解算模块设计
4.4.3 纯GNSS仿真模块设计
4.4.4 组合导航仿真模块设计
4.4.5 性能分析模块设计
4.5 信息显示模块设计
4.5.1 导航信息及误差数据显示模块设计
4.5.2 座舱多功能显示器设计
4.6 基于UDP的网络通信实现
4.7 仿真器的工作流程
4.8 本章小结
第5章 仿真结果及分析
5.1 传递对准仿真结果及分析
5.1.1 速度加姿态匹配仿真结果
5.1.2 角速度加比力匹配仿真结果
5.1.3 结果分析
5.2 惯性/组合导航仿真结果及分析
5.2.1 纯GNSS仿真结果及分析
5.2.2 纯惯性导航系统仿真结果及分析
5.2.3 组合导航系统仿真结果及分析
5.3 本章小结
第6章 全文总结及展望
6.1 全文结论
6.2 展望
参考文献
研究生期间发表论文和参加科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]世界主要几种卫星导航系统的性能对比[J]. 周鹏,茹东生,赵时. 中国科技信息. 2012(12)
[2]旋转惯导系统中转轴方向对系统调制精度的影响[J]. 赖际舟,于明清,吕品,刘建业,张玲. 中国惯性技术学报. 2012(01)
[3]基于H∞滤波的主/子惯导组合中挠曲变形补偿算法[J]. 刘锡祥,徐晓苏,王立辉. 中国惯性技术学报. 2012(01)
[4]全数字飞行仿真平台的设计与实现[J]. 徐海亮,李骏扬,费树岷. 东南大学学报(自然科学版). 2011(01)
[5]国外卫星导航定位系统现状及其产业发展[J]. 胡悦,程琳娜. 数字通信世界. 2010(S1)
[6]一种大安装角条件下的传递对准算法研究[J]. 孙茜,刘建业,曾庆化. 东南大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[7]传递对准中载舰挠曲变形和杆臂效应一体化建模与仿真[J]. 高青伟,赵国荣,王希彬,吴芳. 航空学报. 2009(11)
[8]GNSS系统的现状与发展[J]. 马芮,孔星炜. 现代防御技术. 2008(02)
[9]GNSS全球导航卫星系统的新发展[J]. 刘基余. 遥测遥控. 2007(04)
[10]虚拟座舱多功能显示器的设计与实现[J]. 白刚,袁梅,陈炅. 飞机设计. 2005(04)
博士论文
[1]微惯性测量系统关键技术研究[D]. 杨金显.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]GPS/SINS组合导航系统应用研究[D]. 张晓亮.南京理工大学 2013
[2]舰载惯导仿真系统的设计与实现[D]. 吉建娇.南京理工大学 2013
[3]舰载武器惯导系统传递对准仿真验证系统的研究与设计[D]. 罗彬.哈尔滨工程大学 2012
[4]舰载机起飞控制与仿真技术研究[D]. 朱熠.南京航空航天大学 2012
[5]GPS/INS紧组合对准技术研究[D]. 朱让剑.上海交通大学 2011
[6]GPS/SINS组合导航系统仿真研究[D]. 刘培伟.长春工业大学 2010
[7]捷联惯导和组合导航的仿真研究[D]. 李晓峰.西安电子科技大学 2010
[8]低成本IMU/GPS组合导航系统工程实现研究[D]. 朱启举.西北工业大学 2006
[9]智能组合导航系统中信息融合与容错理论研究[D]. 彭蓉.西北工业大学 2003
[10]低成本SINS/GPS组合导航系统算法研究及软件设计[D]. 侯淑华.西北工业大学 2002
本文编号：3472539
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 惯性/组合导航系统简介
1.2.1 惯性导航系统简介
1.2.2 全球卫星定位系统简介
1.2.3 SINS/GNSS组合导航系统简介
1.3 国内外导航系统仿真研究现状
1.4 论文结构安排及创新点
1.4.1 论文结构安排
1.4.2 论文主要创新点
第2章 舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器总体设计方案
2.1 设备组成及功能
2.2 功能性需求分析
2.2.1 人机交互模块
2.2.2 运动轨迹仿真模块
2.2.3 传递对准仿真模块
2.2.4 惯性/组合导航仿真模块
2.2.5 信息显示模块
2.2.6 通信模块
2.3 结构设计
2.3.1 人机交互模块
2.3.2 运动轨迹仿真模块
2.3.3 传递对准仿真模块
2.3.4 惯性/组合导航仿真模块
2.3.5 信息显示模块
2.3.6 通信模块
2.4 本章小结
第3章 舰载机惯性/组合导航算法研究及建模
3.1 导航基本参数
3.2 常用坐标系定义
3.3 惯性器件误差模型
3.3.1 原始信号生成模块
3.3.2 陀螺仪的误差模型
3.3.3 加速度计的误差模型
3.4 惯性导航系统解算算法
3.5 捷联惯导系统误差模型
3.6 卡尔曼滤波理论
3.7初始对准
3.7.1 角速度加比力匹配
3.7.2 速度加姿态匹配
3.8 GNSS误差模型
3.9 SINS/GNSS组合导航系统卡尔曼滤波器设计
3.10本章小结
第4章 舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器的设计
4.1 数字仿真器设计基础
4.1.1 仿真平台基础
4.1.2 多线程技术
4.1.3 动态链接库
4.2 人机交互模块设计
4.2.1 参数装订模块设计
4.2.2 仿真流程控制模块设计
4.2.3 界面显示控制模块设计
4.3 传递对准模块设计
4.4 惯性/组合导航仿真模块设计
4.4.1 惯性器件仿真模块设计
4.4.2 惯性导航解算模块设计
4.4.3 纯GNSS仿真模块设计
4.4.4 组合导航仿真模块设计
4.4.5 性能分析模块设计
4.5 信息显示模块设计
4.5.1 导航信息及误差数据显示模块设计
4.5.2 座舱多功能显示器设计
4.6 基于UDP的网络通信实现
4.7 仿真器的工作流程
4.8 本章小结
第5章 仿真结果及分析
5.1 传递对准仿真结果及分析
5.1.1 速度加姿态匹配仿真结果
5.1.2 角速度加比力匹配仿真结果
5.1.3 结果分析
5.2 惯性/组合导航仿真结果及分析
5.2.1 纯GNSS仿真结果及分析
5.2.2 纯惯性导航系统仿真结果及分析
5.2.3 组合导航系统仿真结果及分析
5.3 本章小结
第6章 全文总结及展望
6.1 全文结论
6.2 展望
参考文献
研究生期间发表论文和参加科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]世界主要几种卫星导航系统的性能对比[J]. 周鹏,茹东生,赵时. 中国科技信息. 2012(12)
[2]旋转惯导系统中转轴方向对系统调制精度的影响[J]. 赖际舟,于明清,吕品,刘建业,张玲. 中国惯性技术学报. 2012(01)
[3]基于H∞滤波的主/子惯导组合中挠曲变形补偿算法[J]. 刘锡祥,徐晓苏,王立辉. 中国惯性技术学报. 2012(01)
[4]全数字飞行仿真平台的设计与实现[J]. 徐海亮,李骏扬,费树岷. 东南大学学报(自然科学版). 2011(01)
[5]国外卫星导航定位系统现状及其产业发展[J]. 胡悦,程琳娜. 数字通信世界. 2010(S1)
[6]一种大安装角条件下的传递对准算法研究[J]. 孙茜,刘建业,曾庆化. 东南大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[7]传递对准中载舰挠曲变形和杆臂效应一体化建模与仿真[J]. 高青伟,赵国荣,王希彬,吴芳. 航空学报. 2009(11)
[8]GNSS系统的现状与发展[J]. 马芮,孔星炜. 现代防御技术. 2008(02)
[9]GNSS全球导航卫星系统的新发展[J]. 刘基余. 遥测遥控. 2007(04)
[10]虚拟座舱多功能显示器的设计与实现[J]. 白刚,袁梅,陈炅. 飞机设计. 2005(04)
博士论文
[1]微惯性测量系统关键技术研究[D]. 杨金显.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]GPS/SINS组合导航系统应用研究[D]. 张晓亮.南京理工大学 2013
[2]舰载惯导仿真系统的设计与实现[D]. 吉建娇.南京理工大学 2013
[3]舰载武器惯导系统传递对准仿真验证系统的研究与设计[D]. 罗彬.哈尔滨工程大学 2012
[4]舰载机起飞控制与仿真技术研究[D]. 朱熠.南京航空航天大学 2012
[5]GPS/INS紧组合对准技术研究[D]. 朱让剑.上海交通大学 2011
[6]GPS/SINS组合导航系统仿真研究[D]. 刘培伟.长春工业大学 2010
[7]捷联惯导和组合导航的仿真研究[D]. 李晓峰.西安电子科技大学 2010
[8]低成本IMU/GPS组合导航系统工程实现研究[D]. 朱启举.西北工业大学 2006
[9]智能组合导航系统中信息融合与容错理论研究[D]. 彭蓉.西北工业大学 2003
[10]低成本SINS/GPS组合导航系统算法研究及软件设计[D]. 侯淑华.西北工业大学 2002
本文编号：3472539
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