本文關(guān)鍵詞：MIMU輔助雙天線GPS組合測姿系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：艦船在海上航行時(shí),易受到海浪的打擊而左右搖擺,進(jìn)而影響艦載設(shè)備的正常工作。為了保證水面操瞄系統(tǒng)等艦載設(shè)備的穩(wěn)定,需要實(shí)時(shí)測量載體的姿態(tài),然后將姿態(tài)信息傳給穩(wěn)定平臺的控制部分,并經(jīng)過補(bǔ)償來保證平臺穩(wěn)定,測姿系統(tǒng)與穩(wěn)定平臺的一體化設(shè)計(jì)能夠在一定程度上隔離載體搖擺產(chǎn)生的振動(dòng)。現(xiàn)有的測姿系統(tǒng)存在價(jià)格昂貴、不可靠、易受環(huán)境條件影響的缺點(diǎn),本文根據(jù)實(shí)際需要,設(shè)計(jì)了一種MIMU輔助雙天線GPS組合測姿系統(tǒng),旨在提高測向精度及穩(wěn)定性。本文從MIMU輔助雙天線GPS測姿原理、MIMU輔助整周模糊度解算、組合測姿試驗(yàn)及分析等方面對姿態(tài)測量技術(shù)進(jìn)行了研究。首先對濾波適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行研究,用濾波適應(yīng)度函數(shù)替代余弦適應(yīng)度函數(shù)對載波相位觀測噪聲進(jìn)行評價(jià),通過Matlab仿真驗(yàn)證了濾波適應(yīng)度函數(shù)的有效性,然后著重分析了MIMU提供的姿態(tài)角對壓縮模糊度空間的有效性。硬件設(shè)計(jì)方面,搭建了以TMS32F28335為主控芯片的測姿硬件電路,包括電源電路設(shè)計(jì)、微處理器與兩個(gè)獨(dú)立的GPS-OEM板LEA-6T的串行通信設(shè)計(jì)及與高精度陀螺加速度計(jì)MPU6050之間的通信電路設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)方面,為微慣性系統(tǒng)設(shè)計(jì)IIC通信程序以及姿態(tài)解算程序,然后設(shè)計(jì)了雙天線GPS姿態(tài)解算程序。最后,本文設(shè)計(jì)了靜態(tài)與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)來驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性,試驗(yàn)結(jié)果表明：在基線長度大約為1.5m的條件下,MIMU甫助雙天線GPS組合測姿系統(tǒng)的精度大于單個(gè)系統(tǒng)測姿的精度,且艦船在低動(dòng)態(tài)情況下,方位角及縱搖角精度均能滿足艦載設(shè)備特殊環(huán)境下的應(yīng)用需求。
【關(guān)鍵詞】：雙天線GPS測姿 微慣性單元輔助 整周模糊度 載波相位測量 緊組合測姿 模糊度函數(shù)法 卡爾曼濾波
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U666.1;P228.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 典型的測姿技術(shù)及發(fā)展8-12
• 1.2.1 慣性定姿技術(shù)8-9
• 1.2.2 基線矢量定姿技術(shù)9-12
• 1.2.3 組合定姿技術(shù)12
• 1.3 關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展?fàn)顩r12-15
• 1.3.1 整周模糊度解算13-14
• 1.3.2 姿態(tài)解算14
• 1.3.3 MIMU輔助雙天線GPS組合測姿融合算法14-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)15-16
• 2 MIMU輔助雙天線GPS組合測姿系統(tǒng)分析16-26
• 2.1 常用坐標(biāo)系及姿態(tài)角16-19
• 2.1.1 參考坐標(biāo)系16-17
• 2.1.2 坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換17-19
• 2.1.3 載體姿態(tài)表示方法19
• 2.2 雙天線GPS測姿技術(shù)19-22
• 2.2.1 載波相位觀測值20
• 2.2.2 雙天線GPS測姿原理20-22
• 2.3 MIMU輔助雙天線GPS組合測姿技術(shù)22-25
• 2.3.1 MIMU測姿原理22-23
• 2.3.2 組合方式23-25
• 2.3.3 緊組合系統(tǒng)設(shè)計(jì)25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 MIMU輔助GPS整周模糊度解算26-35
• 3.1 整周模糊度解算26-29
• 3.1.1 模糊度估計(jì)26-27
• 3.1.2 模糊度搜索27-28
• 3.1.3 模糊度確定28-29
• 3.2 AFM算法及改進(jìn)29-33
• 3.2.1 AFM算法29-30
• 3.2.2 適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證30-33
• 3.3 MIMU輔助AFM方法33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 MIMU輔助雙天線GPS組合測姿系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)35-42
• 4.1 總體方案設(shè)計(jì)35
• 4.2 元器件選型35-37
• 4.2.1 慣性測姿模塊選型35-36
• 4.2.2 GPS模塊選型36-37
• 4.3 微處理器模塊37-38
• 4.4 電源電路設(shè)計(jì)38-39
• 4.5 通信電路設(shè)計(jì)39-40
• 4.5.1 RS-232通信電路設(shè)計(jì)39
• 4.5.2 I2C通信電路設(shè)計(jì)39-40
• 4.6 PCB設(shè)計(jì)40-41
• 4.7 本章小結(jié)41-42
• 5 軟件設(shè)計(jì)42-49
• 5.1 主程序設(shè)計(jì)42-44
• 5.2 慣性導(dǎo)航姿態(tài)解算程序設(shè)計(jì)44
• 5.3 通信程序設(shè)計(jì)44-48
• 5.3.1 RS-232通信程序設(shè)計(jì)44-45
• 5.3.2 IIC通信程序設(shè)計(jì)45-48
• 5.4 本章小結(jié)48-49
• 6 MIMU輔助雙天線GPS組合測姿系統(tǒng)試驗(yàn)49-61
• 6.1 組合測姿系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法49-50
• 6.1.1 數(shù)據(jù)處理及研究方法49-50
• 6.1.2 試驗(yàn)方法50
• 6.2 靜態(tài)試驗(yàn)及分析50-54
• 6.3 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)及分析54-60
• 6.4 本章小結(jié)60-61
• 7 總結(jié)與展望61-63
• 7.1 論文總結(jié)61
• 7.2 展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 附錄69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 程建華;王晶;董建明;;基于GPS直接求解姿態(tài)矩陣算法的精度分析研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2011年11期

2 何麗;胡以華;;太陽敏感器的原理與技術(shù)發(fā)展趨勢[J];電子元件與材料;2006年09期

3 程建華;王晶;晏亮;時(shí)俊宇;;高維情況下雙差整周模糊度LAMBDA法解算分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

4 于強(qiáng);郝燕玲;;面向艦船應(yīng)用的光纖陀螺工程化關(guān)鍵技術(shù)[J];艦船科學(xué)技術(shù);2009年03期

5 丁天懷;畢研剛;王鵬;;基于CMOS APS的微型數(shù)字式太陽敏感器[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

6 高成發(fā);趙毅;萬德鈞;;用LAMBDA改進(jìn)算法固定GPS整周模糊度[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2006年08期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曹通;光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在線對準(zhǔn)及標(biāo)定技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 袁俊剛;GPS/慣性緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 呂華琳;一種基于MEMS的光電傾角傳感器的設(shè)計(jì)及仿真[D];華南理工大學(xué);2010年

3 郭振東;應(yīng)用于微小衛(wèi)星的地球敏感器設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];浙江大學(xué);2013年

4 袁耀東;嵌入式綜合光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：MIMU輔助雙天線GPS組合測姿系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：340547