本文關鍵詞：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,易受到海浪的打擊而左右搖擺,進而影響艦載設備的正常工作。為了保證水面操瞄系統(tǒng)等艦載設備的穩(wěn)定,需要實時測量載體的姿態(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)定平臺的一體化設計能夠在一定程度上隔離載體搖擺產(chǎn)生的振動。現(xiàn)有的測姿系統(tǒng)存在價格昂貴、不可靠、易受環(huán)境條件影響的缺點,本文根據(jù)實際需要,設計了一種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、組合測姿試驗及分析等方面對姿態(tài)測量技術進行了研究。首先對濾波適應度函數(shù)進行研究,用濾波適應度函數(shù)替代余弦適應度函數(shù)對載波相位觀測噪聲進行評價,通過Matlab仿真驗證了濾波適應度函數(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。硬件設計方面,搭建了以TMS32F28335為主控芯片的測姿硬件電路,包括電源電路設計、微處理器與兩個獨立的GPS-OEM板LEA-6T的串行通信設計及與高精度陀螺加速度計MPU6050之間的通信電路設計。軟件設計方面,為微慣性系統(tǒng)設計IIC通信程序以及姿態(tài)解算程序,然后設計了雙天線GPS姿態(tài)解算程序。最后,本文設計了靜態(tài)與動態(tài)試驗來驗證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性,試驗結(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)的精度大于單個系統(tǒng)測姿的精度,且艦船在低動態(tài)情況下,方位角及縱搖角精度均能滿足艦載設備特殊環(huán)境下的應用需求。
【關鍵詞】：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
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 典型的測姿技術及發(fā)展8-12
• 1.2.1 慣性定姿技術8-9
• 1.2.2 基線矢量定姿技術9-12
• 1.2.3 組合定姿技術12
• 1.3 關鍵技術及發(fā)展狀況12-15
• 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 常用坐標系及姿態(tài)角16-19
• 2.1.1 參考坐標系16-17
• 2.1.2 坐標系間的轉(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)設計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29-33
• 3.2.1 AFM算法29-30
• 3.2.2 適應度函數(shù)設計及驗證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)硬件設計35-42
• 4.1 總體方案設計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 電源電路設計38-39
• 4.5 通信電路設計39-40
• 4.5.1 RS-232通信電路設計39
• 4.5.2 I2C通信電路設計39-40
• 4.6 PCB設計40-41
• 4.7 本章小結(jié)41-42
• 5 軟件設計42-49
• 5.1 主程序設計42-44
• 5.2 慣性導航姿態(tài)解算程序設計44
• 5.3 通信程序設計44-48
• 5.3.1 RS-232通信程序設計44-45
• 5.3.2 IIC通信程序設計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49-61
• 6.1 組合測姿系統(tǒng)實現(xiàn)方法49-50
• 6.1.1 數(shù)據(jù)處理及研究方法49-50
• 6.1.2 試驗方法50
• 6.2 靜態(tài)試驗及分析50-54
• 6.3 動態(tài)試驗及分析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64-69
• 附錄69

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：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