GPS/IMU组合导航半实物仿真系统研究
发布时间：2022-01-07 03:20
组合导航系统的半实物仿真试验是导航系统性能测试的重要手段。本文针快速有效评估组合导航系统性能的需求,设计了一套GPS/IMU组合导航半实物仿真系统,为组合导航系统性能测试提供了高精度试验平台。经过试验验证,本GPS/IMU组合导航半实物仿真系统运行精度稳定,可靠性高,实时性强。研究内容如下:1、进行了GPS/IMU组合导航半实物仿真系统的性能需求分析,提出了半实物仿真系统的总体方案。由半实物仿真控制平台作为总控制机来控制场景仿真计算机、卫星导航模拟器、三轴转台、IMU惯测单元和组合导航接收机相互之间的数据传输和统一场景下的实时同步仿真试验,来实现组合导航半实物仿真系统闭环测试;2、进行了组合导航场景的建模与仿真。对组合导航中的坐标系进行了定义,建立了导弹运动模型和基于比力方程的加速度计算模型,并运用STK软件实现了运动场景的视景仿真;3、研究了半实物仿真控制平台对整个组合导航半实物仿真系统的控制方案。针对轨迹数据的实时传输问题,提出了由光纤网络共享内存实时发送,通过PCI下发给硬件系统的方法来实现场景的实时仿真;针对卫星导航模拟器、三轴转台和IMU不同数据更新率下的协同工作问题,提出了...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 卫星/惯性组合导航技术简介
1.2.2 半实物仿真技术发展现状与趋势
1.3 本文的主要研究内容
2 GPS/IMU组合导航半实物仿真系统总体方案设计
2.1 GPS/IMU组合导航半实物仿真系统功能分析
2.2 GPS/IMU组合导航半实物仿真系统整体实现方案
2.2.1 场景仿真计算机
2.2.2 半实物仿真控制平台
2.2.3 卫星导航模拟器
2.2.4 三轴转台
2.2.5 IMU惯性测量单元
2.2.6 组合导航接收机
2.3 本章小结
3 组合导航场景建模与仿真
3.1 组合导航系统中的常用坐标系
3.1.1 坐标系定义
3.1.2 坐标系之间的转换
3.2 场景运动轨迹建模
3.3 数仿加速度建模
3.3.1 IMU三轴加速度计工作原理
3.3.2 IMU三轴加速度计建模
3.4 基于STK的运动场景仿真
3.4.1 STK简介
3.4.2 STK下的场景仿真
3.5 本章小结
4 半实物仿真控制平台硬件设计
4.1 半实物仿真控制平台整体结构设计
4.2 半实物仿真控制平台硬件设计
4.2.1 信号处理电路设计
4.2.2 PCI接口处理器
4.2.3 FPGA处理器
4.2.4 DSP处理器
4.3 半实物仿真控制平台硬件接口设计
4.3.1 光纤反射内存卡
4.3.2 PCI接口
4.3.3 三轴转台仿真接口
4.3.4 模拟器控制接口
4.3.5 IMU姿态原始量测数据接口
4.3.6 IMU姿态数仿加速度融合数据控制接口
4.3.7 组合导航接收机输出接口
4.4 系统同步设计
4.5 本章小结
5 半实物仿真控制平台软件开发与实现
5.1 半实物仿真控制平台软件功能分析
5.2 半实物仿真控制平台软件模块设计
5.3 半实物仿真控制平台软件的开发
5.3.1 软件开发工具
5.3.2 软件实现
5.4 本章小结
6 系统性能测试分析
6.1 场景仿真数据生成
6.2 转台控制模块测试
6.3 IMU姿态数仿加速度融合模块测试
6.4 单GPS导航定位测试
6.5 组合导航定位测试
6.6 组合导航定位软件闭环测试
6.7 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空地制导武器传递对准及组合导航半实物实时仿真系统设计[J]. 白宏阳,段江锋,熊凯,苏文杰. 中国惯性技术学报. 2015(02)
[2]STK软件卫星仿真与覆盖分析[J]. 陈霄,徐慨,杨海亮. 信息通信. 2014(11)
[3]基于无人机平台的制导控制半实物仿真系统研究[J]. 徐平,王伟,林德福,王江,崔晓曦. 中北大学学报(自然科学版). 2012(04)
[4]SINS/GPS组合导航半实物仿真系统设计[J]. 武庆雅,贾庆忠,马力超,刘永善,孟秀云. 系统仿真学报. 2011(S1)
[5]基于MEMS加速度计的无陀螺惯导系统[J]. 岳鹏,史震,王剑,杨杰. 中国惯性技术学报. 2011(02)
[6]飞行仿真环境中惯性测量单元建模[J]. 陈楸,王晓丽,马松辉. 测控技术. 2011(03)
[7]基于STK的信息作战态势三维可视化表现方法研究[J]. 邓晶,张明智,李志强,吴曦,刘振浩. 系统仿真学报. 2010(11)
[8]一种基于PCI总线的反射内存卡设计[J]. 李明星,魏长安,姜守达. 自动化技术与应用. 2010(10)
[9]RTX环境下PCI设备实时驱动的开发[J]. 黄键,庞亚华,薛顺虎. 计算机工程. 2010(20)
[10]一种适用于实时仿真系统中高速数据传输网络研究[J]. 龙凤,程绪建,张金生. 微电子学与计算机. 2009(11)
博士论文
[1]GNSS/INS深组合导航理论与方法研究[D]. 陈坡.解放军信息工程大学 2013
[2]高空环境下弹箭的弹道特性研究[D]. 林献武.南京理工大学 2009
[3]MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究[D]. 马云峰.东南大学 2006
硕士论文
[1]基于融合算法的组合导航方法研究[D]. 李志鹏.中北大学 2015
[2]SINS/GPS紧密组合导航系统仿真研究[D]. 唐辛冰.湘潭大学 2014
[3]弹载SINS/GNSS组合导航系统研究[D]. 雷浩然.南京理工大学 2014
[4]SINS/GPS组合导航数据处理方法研究[D]. 苗岳旺.解放军信息工程大学 2013
[5]GPS/SINS组合导航系统应用研究[D]. 张晓亮.南京理工大学 2013
[6]高性能弹载INS/GPS组合导航滤波方法研究[D]. 陈翔铭.上海交通大学 2013
[7]基于RTX的三轴转台控制系统研究[D]. 张锋.哈尔滨工程大学 2009
[8]GALILEO卫星信号模拟器的研究[D]. 张锐.哈尔滨工程大学 2007
[9]高动态卫星导航信号模拟器软件研究[D]. 吕志成.国防科学技术大学 2006
[10]结合组合导航的某型空地导弹半实物仿真系统的工程实现研究[D]. 李宝全.西北工业大学 2006
本文编号：3573704
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 卫星/惯性组合导航技术简介
1.2.2 半实物仿真技术发展现状与趋势
1.3 本文的主要研究内容
2 GPS/IMU组合导航半实物仿真系统总体方案设计
2.1 GPS/IMU组合导航半实物仿真系统功能分析
2.2 GPS/IMU组合导航半实物仿真系统整体实现方案
2.2.1 场景仿真计算机
2.2.2 半实物仿真控制平台
2.2.3 卫星导航模拟器
2.2.4 三轴转台
2.2.5 IMU惯性测量单元
2.2.6 组合导航接收机
2.3 本章小结
3 组合导航场景建模与仿真
3.1 组合导航系统中的常用坐标系
3.1.1 坐标系定义
3.1.2 坐标系之间的转换
3.2 场景运动轨迹建模
3.3 数仿加速度建模
3.3.1 IMU三轴加速度计工作原理
3.3.2 IMU三轴加速度计建模
3.4 基于STK的运动场景仿真
3.4.1 STK简介
3.4.2 STK下的场景仿真
3.5 本章小结
4 半实物仿真控制平台硬件设计
4.1 半实物仿真控制平台整体结构设计
4.2 半实物仿真控制平台硬件设计
4.2.1 信号处理电路设计
4.2.2 PCI接口处理器
4.2.3 FPGA处理器
4.2.4 DSP处理器
4.3 半实物仿真控制平台硬件接口设计
4.3.1 光纤反射内存卡
4.3.2 PCI接口
4.3.3 三轴转台仿真接口
4.3.4 模拟器控制接口
4.3.5 IMU姿态原始量测数据接口
4.3.6 IMU姿态数仿加速度融合数据控制接口
4.3.7 组合导航接收机输出接口
4.4 系统同步设计
4.5 本章小结
5 半实物仿真控制平台软件开发与实现
5.1 半实物仿真控制平台软件功能分析
5.2 半实物仿真控制平台软件模块设计
5.3 半实物仿真控制平台软件的开发
5.3.1 软件开发工具
5.3.2 软件实现
5.4 本章小结
6 系统性能测试分析
6.1 场景仿真数据生成
6.2 转台控制模块测试
6.3 IMU姿态数仿加速度融合模块测试
6.4 单GPS导航定位测试
6.5 组合导航定位测试
6.6 组合导航定位软件闭环测试
6.7 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空地制导武器传递对准及组合导航半实物实时仿真系统设计[J]. 白宏阳,段江锋,熊凯,苏文杰. 中国惯性技术学报. 2015(02)
[2]STK软件卫星仿真与覆盖分析[J]. 陈霄,徐慨,杨海亮. 信息通信. 2014(11)
[3]基于无人机平台的制导控制半实物仿真系统研究[J]. 徐平,王伟,林德福,王江,崔晓曦. 中北大学学报(自然科学版). 2012(04)
[4]SINS/GPS组合导航半实物仿真系统设计[J]. 武庆雅,贾庆忠,马力超,刘永善,孟秀云. 系统仿真学报. 2011(S1)
[5]基于MEMS加速度计的无陀螺惯导系统[J]. 岳鹏,史震,王剑,杨杰. 中国惯性技术学报. 2011(02)
[6]飞行仿真环境中惯性测量单元建模[J]. 陈楸,王晓丽,马松辉. 测控技术. 2011(03)
[7]基于STK的信息作战态势三维可视化表现方法研究[J]. 邓晶,张明智,李志强,吴曦,刘振浩. 系统仿真学报. 2010(11)
[8]一种基于PCI总线的反射内存卡设计[J]. 李明星,魏长安,姜守达. 自动化技术与应用. 2010(10)
[9]RTX环境下PCI设备实时驱动的开发[J]. 黄键,庞亚华,薛顺虎. 计算机工程. 2010(20)
[10]一种适用于实时仿真系统中高速数据传输网络研究[J]. 龙凤,程绪建,张金生. 微电子学与计算机. 2009(11)
博士论文
[1]GNSS/INS深组合导航理论与方法研究[D]. 陈坡.解放军信息工程大学 2013
[2]高空环境下弹箭的弹道特性研究[D]. 林献武.南京理工大学 2009
[3]MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究[D]. 马云峰.东南大学 2006
硕士论文
[1]基于融合算法的组合导航方法研究[D]. 李志鹏.中北大学 2015
[2]SINS/GPS紧密组合导航系统仿真研究[D]. 唐辛冰.湘潭大学 2014
[3]弹载SINS/GNSS组合导航系统研究[D]. 雷浩然.南京理工大学 2014
[4]SINS/GPS组合导航数据处理方法研究[D]. 苗岳旺.解放军信息工程大学 2013
[5]GPS/SINS组合导航系统应用研究[D]. 张晓亮.南京理工大学 2013
[6]高性能弹载INS/GPS组合导航滤波方法研究[D]. 陈翔铭.上海交通大学 2013
[7]基于RTX的三轴转台控制系统研究[D]. 张锋.哈尔滨工程大学 2009
[8]GALILEO卫星信号模拟器的研究[D]. 张锐.哈尔滨工程大学 2007
[9]高动态卫星导航信号模拟器软件研究[D]. 吕志成.国防科学技术大学 2006
[10]结合组合导航的某型空地导弹半实物仿真系统的工程实现研究[D]. 李宝全.西北工业大学 2006
本文编号：3573704
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3573704.html
