基于光纖陀螺的SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)作為導(dǎo)航領(lǐng)域新的發(fā)展方向，它不僅擁有光纖陀螺的全固態(tài)，壽命長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)范圍大，瞬時(shí)啟動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而且通過(guò)與GPS結(jié)合構(gòu)成組合導(dǎo)航系統(tǒng)克服了慣導(dǎo)系統(tǒng)固有的長(zhǎng)期穩(wěn)定性差的問(wèn)題，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。與此同時(shí)，其卓越的性能也使該系統(tǒng)對(duì)硬件平臺(tái)有較高的要求：1、高精度，系統(tǒng)算法中為保證精度數(shù)據(jù)類(lèi)型主要為雙精度浮點(diǎn)數(shù)；2、速度快，系統(tǒng)中捷聯(lián)解算與卡爾曼濾波都屬于復(fù)雜算法，執(zhí)行起來(lái)耗資費(fèi)時(shí)；3、體積小，光纖環(huán)為1000m的光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)僅為15cm的正方體，硬件平臺(tái)需嵌入其中；4、功耗低，硬件功耗產(chǎn)生的熱量對(duì)光纖陀螺性能將造成較大影響，所以設(shè)計(jì)出一款符合以上要求的硬件平臺(tái)對(duì)于組合導(dǎo)航系統(tǒng)至關(guān)重要。本文綜合考慮了組合導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)硬件平臺(tái)性能的各項(xiàng)要求，設(shè)計(jì)了以雙DSP+FPGA為核心的硬件平臺(tái)，成功實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺(tái)的各種功能。文中采用了兩塊高性能DSP為運(yùn)算處理核心，輔以FPGA作為前端元件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功能，為DSP擴(kuò)展串口資源。兩塊DSP分別承擔(dān)了捷聯(lián)慣導(dǎo)解算與組合卡爾曼濾波的功能，兩者通過(guò)同步串口通信達(dá)到協(xié)調(diào)工作。論文的內(nèi)容包括了組合... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)原理圖

從中提取導(dǎo)航信息[13][14]。捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖 2.1 所示：圖 2.1 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)原理圖2.2.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)算法模型捷聯(lián)慣導(dǎo)算法是根據(jù)光纖陀螺儀與加速度計(jì)所敏感到的原始信息進(jìn)行姿態(tài)速度計(jì)算、四元數(shù)即使修正、歸一化處理等一系列計(jì)算得到載體姿態(tài)、航向、位置和速度等導(dǎo)航信息。捷聯(lián)慣導(dǎo)算法模型如下圖 2.2 所示圖 2.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)算法模型

本系統(tǒng)中卡爾曼濾波器選用間接法，濾波器接收捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和 GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)同一導(dǎo)航參數(shù)輸出值的差值，經(jīng)過(guò)濾波算法計(jì)算得出各子系統(tǒng)誤差值。用計(jì)算得到的慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差估計(jì)值去校正慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解算出的結(jié)果，或用此誤差估計(jì)值校正慣導(dǎo)系統(tǒng)力學(xué)編排中的相應(yīng)導(dǎo)航參數(shù)以反饋到慣導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)部[18]。由于本論文重點(diǎn)在于硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，介紹此部分內(nèi)容是為了更好闡述系統(tǒng)對(duì)硬件的需求，所以這里不給出詳細(xì)的卡爾曼濾波算法公式。在本導(dǎo)航系統(tǒng)中，DSP_B 負(fù)責(zé)執(zhí)行卡爾曼濾波，完成系統(tǒng)的組合功能，DSP_A 將慣導(dǎo)的導(dǎo)航解算數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送出來(lái)，DSP_B 接受到慣導(dǎo)參數(shù)和 GPS 參數(shù)后，經(jīng)濾波處理得到慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差的估計(jì)值，再通過(guò)同步串口傳回 DPS_A，對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行校正�？紤]到 GPS 數(shù)據(jù)更新率為 10Hz，而慣導(dǎo)的數(shù)據(jù)輸出頻率為 GPS 的 10 倍以上(根據(jù)程序優(yōu)化而定)，兩者相差較大，DSP 接收兩者信號(hào)無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步，因此利用 GPS 位置信號(hào)和速度觀信號(hào)非同步更新的特點(diǎn)分別與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，所以組合濾波程序中設(shè)計(jì)了兩個(gè)卡爾曼濾波器，濾波器 1 負(fù)責(zé)慣導(dǎo)位置誤差估計(jì)，濾波器 2 負(fù)責(zé)慣導(dǎo)速度誤差估計(jì)。組合導(dǎo)航系統(tǒng)反饋校正原理如圖 2.3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于DSP的光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 梁輝.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[2]光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)硬件電路研究[D]. 譚志剛.哈爾濱工程大學(xué) 2005
[3]基于DSP的SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 鐵海峰.南京理工大學(xué) 2004
[4]捷聯(lián)慣導(dǎo)及其組合導(dǎo)航研究[D]. 趙林.南京理工大學(xué) 2002



本文編號(hào)：2929460