偏振光实时定位系统的设计

发布时间：2023-05-18 22:48

　　利用天空中的偏振光进行定位与传统的导航定位方法相比有很多优势,例如不依赖于人造信号、无误差积累、很难受到人为干扰等。本文在课题组提出的利用偏振光和地磁场进行导航定位的基础上,针对目前定位过程中存在的问题,设计了偏振光实时定位系统,来实现以下功能:一、在单片机内部实现偏振方位角数据采集的同步,解决上位机系统数据总线和接收数据都比较复杂的问题;二、解决太阳高度角和方位角的双解问题,实现偏振光定位系统的实时测量,提高偏振光定位系统的环境适应性;三、推算了姿态转换矩阵,减少定位前调整俯仰角和翻滚角使系统处于水平状态的环节,减少俯仰角和翻滚角对定位精度的影响,提高偏振光定位系统的实时性和环境适应性。根据定位的原理设计了偏振光实时定位系统的硬件和软件方案。硬件部分主要包括四个偏振方位角采集模块、太阳方向矢量判断模块、STM32的数据同步与集成模块和三维电子罗盘;软件部分主要有STM32的控制程序和LabVIEW的数据处理程序。四个偏振方位角采集模块用来采集四个观测方向的偏振方位角。太阳方向矢量判断模块用来解决由偏振方向矢量的180°二义性造成的太阳高度角和方位角的双解问题。STM32的数据同步与集...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题依据及研究意义
    1.2 偏振光的分布模式以及导航的研究现状
        1.2.1 偏振光分布的国内及国外的研究现状
        1.2.2 偏振光导航的国内以及国外研究现状
    1.3 论文主要研究内容
2 偏振光实时定位系统的定位原理
    2.1 偏振方位角的求算原理
    2.2 太阳方向矢量的求算原理
    2.3 姿态转换矩阵的求算原理
    2.4 太阳方向矢量的方向判断原理
    2.5 定位原理
3 偏振光实时定位系统的硬件方案
    3.1 偏振方位角采集模块的设计
        3.1.1 偏振方位角采集模块采集电路的设计
        3.1.2 偏振方位角采集模块A/D转换电路的设计
        3.1.3 偏振方位角采集模块电源电路的设计
    3.2 太阳方向矢量判断模块的设计
        3.2.1 太阳方向矢量判断模块采集电路的设计
        3.2.2 太阳方向矢量判断模块A/D转换电路的设计
        3.2.3 太阳方向矢量判断模块电源电路的设计
    3.3 STM32的数据同步与集成模块的设计
        3.3.1 STM32主控模块
        3.3.2 USB串口通信模块
    3.4 三维电子罗盘的介绍
4 偏振光实时定位系统的软件方案
    4.1 STM32程序的设计
        4.1.1 软件初始化设置
        4.1.2 信号采集
        4.1.3 数据处理和传输
    4.2 上位机程序的设计
5 偏振光实时定位系统的测试
    5.1 偏振方位角采集模块性能的测试
    5.2 太阳方向矢量判断模块性能的测试
    5.3 姿态转换矩阵性能的测试
    5.4 偏振光实时定位系统的整体性能测试
        5.4.1 偏振光实时定位系统的短时间连续性测试
        5.4.2 偏振光实时定位系统的白天间断性测试
结论
参考文献
附录A 偏振方位角采集模块电路板实物图
附录B 太阳方向矢量判断模块电路板实物图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3819147