制導(dǎo)炮彈作為一種智能彈藥,以其高精度與高效費(fèi)比等優(yōu)點(diǎn),逐漸受到各國的青睞。實(shí)際彈道探測技術(shù)是實(shí)現(xiàn)炮彈制導(dǎo)的前提,采用慣性導(dǎo)航技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)彈丸的位置以及姿態(tài)的實(shí)時(shí)測量,但高精度的激光陀螺其體積過大,價(jià)格昂貴,而小體積的MEMS慣導(dǎo)元件往往有較大的誤差,會(huì)嚴(yán)重影響解算精度,本次設(shè)計(jì)將引入地磁傳感器系統(tǒng)以輔助慣導(dǎo)系統(tǒng),從而減小陀螺儀積分誤差的影響。本文基于慣性導(dǎo)航技術(shù)的原理,對(duì)整個(gè)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用DSP+FPGA架構(gòu),以MEMS陀螺儀與加速度計(jì)構(gòu)成慣性傳感器,并使用三軸磁阻傳感器作為慣導(dǎo)的輔助系統(tǒng),建立了基于地磁輔助的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。文章首先分析了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的原理與數(shù)學(xué)模型的建立,然后分析了地磁導(dǎo)航輔助系統(tǒng)的原理,實(shí)現(xiàn)了整體系統(tǒng)的硬件平臺(tái)、軟件結(jié)構(gòu)與算法等。通過分析捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的原理,設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路平臺(tái)。首先完成了陀螺儀+加速度計(jì)的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),然后設(shè)計(jì)了地磁輔助系統(tǒng)進(jìn)一步提高捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。本文的重點(diǎn)和難點(diǎn)是針對(duì)彈載環(huán)境的條件下,如何設(shè)計(jì)出小體積、高抗過載、低功耗捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)以及地磁輔助系統(tǒng)與捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的解算算法。全文最后完成了慣導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測試實(shí)... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題意義和研究背景
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 課題主要研究內(nèi)容
2 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)介紹
    2.1 常用坐標(biāo)系的定義
        2.1.1 站心坐標(biāo)系
        2.1.3 載體坐標(biāo)系(O_1xyz)
        2.1.4 準(zhǔn)載體坐標(biāo)系(O_4xyz)
        2.1.5 地磁坐標(biāo)系(Gxyz)
    2.2 坐標(biāo)系的變換關(guān)系
        2.2.1 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣
        2.2.2 常用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
    2.3 四元數(shù)的基本理論與姿態(tài)更新算法
        2.3.1 四元數(shù)
        2.3.2 四元數(shù)微分方程的解法
    2.4 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本方程
    2.5 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
    2.6 捷聯(lián)慣導(dǎo)的速度誤差補(bǔ)償
    2.7 本章小結(jié)
3 地磁場基本理論及地磁測量姿態(tài)的原理
    3.1 地磁場模型
    3.2 地磁矢量在常用坐標(biāo)系下的表示:
    3.3 固聯(lián)于載體磁阻傳感器測的地磁曲線變化規(guī)律和校準(zhǔn)方法
        3.3.1 利用地磁傳感器與慣性傳感器的靜態(tài)初始對(duì)準(zhǔn)
        3.3.2 利用地磁曲線對(duì)載體滾轉(zhuǎn)角度的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)方法
    3.4 本章小結(jié)
4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    4.1 主控電路設(shè)計(jì)
        4.1.1 主控芯片簡介
        4.1.2 DSP最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.1.3 DSP外擴(kuò)FPGA和FLASH的方案設(shè)計(jì)
        4.1.4 FPGA配置電路設(shè)計(jì)
        4.1.5 通訊接口設(shè)計(jì)
        4.1.6 電源電路設(shè)計(jì)
    4.2 慣性測量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        4.2.1 慣性測量系統(tǒng)加速度計(jì)、陀螺儀電路設(shè)計(jì)
        4.2.2 慣性測量系統(tǒng)ADC電路設(shè)計(jì)
        4.2.3 慣性測量系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
    4.3 地磁測姿系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
        4.3.1 地磁測姿系統(tǒng)磁阻傳感器
        4.3.2 地磁測姿系統(tǒng)信號(hào)放大電路
        4.3.3 地磁測姿系統(tǒng)偏置補(bǔ)償電路
        4.3.4 地磁測姿系統(tǒng)電源電路
        4.3.5 地磁測姿系統(tǒng)誤差分析
    4.4 印制電路板(PCB)設(shè)計(jì)
        4.4.1 主控電路PCB設(shè)計(jì)
        4.4.2 地磁傳感器PCB設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
5 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    5.1 DSP系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
        5.1.1 系統(tǒng)初始化
        5.1.2 外設(shè)配置及調(diào)零
        5.1.3 導(dǎo)航算法的程序結(jié)構(gòu)
        5.1.4 Nandflash燒寫程序
    5.2 FPGA的軟件設(shè)計(jì)
        5.2.1 加速度數(shù)據(jù)的采集
        5.2.2 陀螺儀數(shù)據(jù)的采集
        5.2.3 地磁數(shù)據(jù)的采集
        5.2.4 原始數(shù)據(jù)的濾波算法
        5.2.5 FPGA與DSP的通信接口設(shè)計(jì)
    5.3 本章小結(jié)
6 系統(tǒng)測試結(jié)果及誤差分析
    6.1 系統(tǒng)模塊通信的測試結(jié)果波形
    6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)
        6.2.1 有無地磁融合條件下的數(shù)據(jù)比對(duì)
        6.2.2 姿態(tài)數(shù)據(jù)與精確慣導(dǎo)模塊的數(shù)據(jù)比對(duì)
        6.2.3 導(dǎo)航信息的測量數(shù)據(jù)
    6.3 系統(tǒng)誤差的分析
    6.4 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號(hào)：3678521