現(xiàn)代戰(zhàn)爭中精確制導武器發(fā)揮著越來越重要的作用,然而在日益復雜的戰(zhàn)場環(huán)境下精確制導武器經(jīng)常面臨高動態(tài)、弱信號以及強干擾等不利因素。為了進一步提高導航系統(tǒng)在復雜環(huán)境下的綜合性能,在衛(wèi)星導航的基礎上引入慣性導航系統(tǒng)進行組合已成為未來的發(fā)展方向。本文以國家自然科學基金項目為研究背景,以GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)為研究對象,包括導航算法的研究與原理樣機的軟、硬件設計。論文的主要內(nèi)容包括:(1)對GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)中的GNSS、SINS系統(tǒng)進行分析;對衛(wèi)星信息處理及捷聯(lián)慣性導航解算的程序流程進行設計;對不同組合模式的優(yōu)缺點進行對比,從中選擇合適的組合模式。(2)對超緊組合導航系統(tǒng)中的組合濾波器進行研究,其中包括系統(tǒng)的誤差建模、濾波器設計等;針對組合導航濾波器中,數(shù)據(jù)通訊延時帶來的估計誤差滯后問題,設計實現(xiàn)了數(shù)據(jù)同步以及基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的誤差遞推校正方法,并進行了試驗驗證。(3)針對高動態(tài)下的環(huán)境,對基于慣性信息輔助的GNSS接收機技術進行了研究,包括利用慣性信息輔助GNSS接收機對衛(wèi)星信號的快速捕獲;通過外部注入星歷及慣性信息來輔助接收機實現(xiàn)快速熱啟動;以及利用慣性信息輔助...

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 GNSS/SINS技術的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 論文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
2 導航基本原理
    2.1 導航系統(tǒng)中常用坐標系
        2.1.1 坐標系的定義
        2.1.2 坐標系之間的轉(zhuǎn)換
    2.2 GNSS理論基礎
        2.2.1 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)組成
        2.2.2 GPS信號結(jié)構(gòu)
        2.2.3 GPS導航原理
        2.2.4 衛(wèi)星信息處理程序設計
    2.3 SINS理論基礎
        2.3.1 SINS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        2.3.2 姿態(tài)解算算法
        2.3.3 速度解算算法
        2.3.4 位置解算算法
        2.3.5 捷聯(lián)慣性導航解算程序設計
    2.4 GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)分析
        2.4.1 集中式GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)
        2.4.2 分布式GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)
        2.4.3 不同組合模式特點
    2.5 本章小結(jié)
3 GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)設計
    3.1 GNSS誤差模型
        3.1.1 衛(wèi)星時鐘誤差及修正
        3.1.2 衛(wèi)星星歷誤差及修正
        3.1.3 電離層延遲誤差及修正
        3.1.4 對流層延遲誤差及修正
        3.1.5 GNSS系統(tǒng)誤差建模
    3.2 SINS系統(tǒng)誤差模型
        3.2.1 慣性器件誤差模型
        3.2.2 姿態(tài)角誤差模型
        3.2.3 速度誤差模型
        3.2.4 位置誤差模型
    3.3 超緊組合導航系統(tǒng)濾波器設計
        3.3.1 系統(tǒng)狀態(tài)方程
        3.3.2 系統(tǒng)觀測方程
        3.3.3 系統(tǒng)的離散化及卡爾曼濾波實現(xiàn)
        3.3.4 超緊組合導航系統(tǒng)時間同步及誤差校正
    3.4 試驗分析
    3.5 本章小節(jié)
4 基于慣性信息輔助的GNSS接收機技術研究
    4.1 基于慣性信息輔助的GNSS信號捕獲技術
        4.1.1 GNSS信號的三維搜索方式
        4.1.2 GNSS信號時域捕獲算法
        4.1.3 慣性信息輔助GNSS信號捕獲算法
        4.1.4 試驗分析
    4.2 基于慣性信息輔助的初始定位技術
        4.2.1 GNSS接收機的啟動方式
        4.2.2 熱啟動首次定位分析
        4.2.3 SINS輔助GNSS接收機的快速熱啟動
        4.2.4 試驗分析
    4.3 基于慣性信息輔助的GNSS信號跟蹤技術
        4.3.1 GNSS接收機跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)設計
        4.3.2 慣性輔助跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)設計
        4.3.3 基于IMU輔助的載波跟蹤環(huán)路數(shù)學模型
        4.3.4 慣性輔助信息精度對跟蹤環(huán)路的影響
        4.3.5 試驗分析
    4.4 本章小結(jié)
5 GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)軟硬件設計
    5.1 GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)實現(xiàn)方案
    5.2 導航系統(tǒng)主要器件選擇
        5.2.1 射頻模塊
        5.2.2 慣性傳感器
        5.2.3 DSP芯片選型
        5.2.4 FPGA芯片選型
    5.3 射頻電路設計
        5.3.1 射頻前端結(jié)構(gòu)
        5.3.2 MAX2769配置方式及電路設計
        5.3.3 射頻電路測試
    5.4 數(shù)據(jù)處理單元的電路設計
        5.4.1 DSP與FPGA的之間的通信
        5.4.2 DSP與慣性測量單元的通信
        5.4.3 DSP與上位機間的通信
    5.5 超緊組合導航系統(tǒng)的軟件設計
        5.5.1 系統(tǒng)軟件的總體設計
        5.5.2 DSP軟件設計
        5.5.3 FPGA軟件設計
    5.6 系統(tǒng)初始化
        5.6.1 DSP初始化
        5.6.2 系統(tǒng)時鐘模塊初始化
        5.6.3 中斷模塊初始化
        5.6.4 MAX2769初始化
    5.7 本章小結(jié)
6 GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)試驗與分析
    6.1 GNSS模塊試驗
    6.2 靜態(tài)試驗
    6.3 實際跑車試驗
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)
致謝
參考文獻



本文編號：3986186