【摘要】：航姿參考系統(tǒng)是為無(wú)人機(jī)提供姿態(tài)信息的機(jī)載航電系統(tǒng)之一,其輸出的姿態(tài)信息是確保飛行器安全飛行的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的航姿參考系統(tǒng)體積較大而且成本較高,不適合在微小型無(wú)人機(jī)上使用,考慮到系統(tǒng)的體積、成本以及應(yīng)用對(duì)象,本文設(shè)計(jì)了基于微慣性器件與GPS組合的微小型航姿系統(tǒng),論文主要圍繞著微慣性器件與GPS組合的測(cè)姿算法和系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)與軟件實(shí)現(xiàn)等一系列航姿系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究。論文介紹了航姿系統(tǒng)的基礎(chǔ)原理,分別說(shuō)明了微慣性器件姿態(tài)解算的基本算法和GPS的定位原理,并在此基礎(chǔ)上,提出了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的微慣性器件和GPS的組合測(cè)姿解算算法,并推導(dǎo)出組合測(cè)姿解算算法的狀態(tài)方程和量測(cè)方程,最后通過(guò)使用Matlab仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的組合測(cè)姿解算算法進(jìn)行仿真,證明了該算法滿足微小型航姿系統(tǒng)的要求,為航姿系統(tǒng)提供了可行的算法基礎(chǔ)。在分析了組合測(cè)姿的系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)上,根據(jù)航姿系統(tǒng)的具體要求,分別完成了微小型航姿系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)方案。硬件電路以“DSP+MEMS+GPS”的架構(gòu)為基礎(chǔ)思想,設(shè)計(jì)了以TMS320F28377為核心處理器,九軸微慣性傳感器芯片MPU9250為微慣性測(cè)量單元,國(guó)產(chǎn)化GPS模塊UM220-III為GPS測(cè)量模塊的系統(tǒng)硬件方案。軟件設(shè)計(jì)則是以CCS(Code Composer Studio)為開(kāi)發(fā)環(huán)境,采用模塊化思想將整個(gè)航姿系統(tǒng)的軟件分為初始化硬件模塊、微慣性器件數(shù)據(jù)測(cè)量模塊、GPS數(shù)據(jù)測(cè)量模塊、姿態(tài)信息數(shù)據(jù)處理模塊以及姿態(tài)信息顯示模塊,實(shí)現(xiàn)航姿系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測(cè)姿與顯示等功能。論文最后給出了系統(tǒng)的硬件電路調(diào)試和軟件調(diào)試,證明了微慣性器件與GPS正常工作并準(zhǔn)確的輸出數(shù)據(jù),同時(shí)上位機(jī)界面也可以接收解算后的姿態(tài)數(shù)據(jù)并顯示,并且對(duì)航姿系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試,分別驗(yàn)證了組合航姿系統(tǒng)在靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的條件下,均可以完成對(duì)姿態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤,證明了本次設(shè)計(jì)可以完成測(cè)量航姿的目的,滿足航姿系統(tǒng)的測(cè)量要求,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V279;V243
【圖文】：

圖 1.1 AH2100 航姿系統(tǒng) 圖 1.2 MTI-G 航姿系統(tǒng)內(nèi)的科研院校近些年來(lái)也展開(kāi)了大量對(duì)于 AHRS 的研究，并取得了一定技術(shù)上的其中以清華大學(xué)，上海交通大學(xué)，東南大學(xué)為代表，根據(jù)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)，采MU/GPS 組合模式，設(shè)計(jì)出低成本的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，并且其定位誤差小于 15m[16]。業(yè)大學(xué)也針對(duì)低成本的基于 MEMS 航姿系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)了一種基量的地磁濾波技術(shù)的微型 AHRS 算法，并對(duì)算法進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了算法的可行性國(guó)科學(xué)院也從對(duì) AHRS 算法的設(shè)計(jì)入手，首創(chuàng)了一種改進(jìn)的自適應(yīng) SRUKF 算法，度的增加航姿系統(tǒng)輸出信息的準(zhǔn)確性[18]。論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排文主要研究設(shè)計(jì)了基于 MEMS/GPS 的微小型航姿系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)航姿系統(tǒng)體積小，，可靠性較高等要求。在 DPS+MEMS+GPS 的系統(tǒng)硬件框架基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了組合姿算法，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，最后驗(yàn)證航姿系統(tǒng)的基本功能。論文總共分為五章，節(jié)的具體內(nèi)容如下：一章：首先介紹了本課題研究的背景和意義，并且介紹了 MEMS 傳感器技術(shù)的

圖 1.1 AH2100 航姿系統(tǒng) 圖 1.2 MTI-G 航姿系統(tǒng)內(nèi)的科研院校近些年來(lái)也展開(kāi)了大量對(duì)于 AHRS 的研究，并取得了一定技術(shù)上的其中以清華大學(xué)，上海交通大學(xué)，東南大學(xué)為代表，根據(jù)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)，采MU/GPS 組合模式，設(shè)計(jì)出低成本的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，并且其定位誤差小于 15m[16]。業(yè)大學(xué)也針對(duì)低成本的基于 MEMS 航姿系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)了一種基量的地磁濾波技術(shù)的微型 AHRS 算法，并對(duì)算法進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了算法的可行性國(guó)科學(xué)院也從對(duì) AHRS 算法的設(shè)計(jì)入手，首創(chuàng)了一種改進(jìn)的自適應(yīng) SRUKF 算法，度的增加航姿系統(tǒng)輸出信息的準(zhǔn)確性[18]。論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排文主要研究設(shè)計(jì)了基于 MEMS/GPS 的微小型航姿系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)航姿系統(tǒng)體積小，，可靠性較高等要求。在 DPS+MEMS+GPS 的系統(tǒng)硬件框架基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了組合姿算法，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，最后驗(yàn)證航姿系統(tǒng)的基本功能。論文總共分為五章，節(jié)的具體內(nèi)容如下：一章：首先介紹了本課題研究的背景和意義，并且介紹了 MEMS 傳感器技術(shù)的

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2716684