基于DSP的光纤陀螺捷联惯导系统关键技术研究

哈尔滨工程大学硕士学位论文基于DSP的光纤陀螺捷联惯导系统关键技术研究姓名：梁辉申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：李绪友20060201基于DSP的光纤陀螺捷联惯导系统关键技术研究作者：梁辉学位授予单位：哈尔滨工程大学参考文献(61条)1.参考文献2.牟琼光纤陀螺的研究现状与发展趋势[期刊论文]-半导体光电1994(2)3.万德钧展望FOG在舰艇导航中的应用[期刊论文]-中国惯性技术学报2002(1)4.武凤德光纤陀螺技术发展综述2002(04)5.孙丽.王德钊国内外光纤陀螺的最新进展2002(01)6.谭显裕光纤陀螺的发展与应用前景1997(04)7.张秦安光纤传感器在军事中的应用2000(03)8.舒晓武新型惯导系统光纤陀螺[期刊论文]-激光与红外1998(4)9.张炎华.吕葵光纤陀螺的研究现状及发展趋势1998(08)10.龚智炳面向21世纪的新型陀螺仪——光纤陀螺[期刊论文]-应用光学1997(3)11.陈哲捷联惯导系统原理198612.张树侠.孙静捷联式惯性导航系统199213.郭秀中惯导系统陀螺仪理论199614.袁信.郑谔捷联式惯性导航原理198515.黄德鸣.程禄惯性导航系统198616.雷渊超惯性导航系统197817.王念旭DSP基础与应用系统设计200018.黄风英DSP原理与应用199719.颜友钧.朱宇光DSP应用技术教程200220.张雄伟DSP芯片的原理与应用199721.Tms320c3xCSourceDebuggerUser'sGuide199722.Tms320VC33User'sGuide199723.Tms320c3xAssemblylanguagetoolsUser'sGuide199724.Tms320VC33General-purposeApplication199725.Tms320c3x/4xOptimizingCCompilerUser'sGuide199726.MAXIMDataBook199927.TheProgrammableLogicDataBook200028.曾繁泰.陈美金VHDL程序设计200029.王晓军VHDL简明教程199730.金西VHDL与复杂数字系统设计200331.侯伯享VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计--电子工程师必备知识199932.宋万杰.罗丰.吴顺君CPLD技术及其应用199933.王诚.薛小刚.钟信潮FPGA/CPLD设计工具200334.李宗伯.王蓉晖.ARMSTRONGJR.FRAYFGVHDL设计表示和综合200235.StefanSj(O)holm.LennartLindh.边计年.薛宏熙用VHDL设计电子线路200136.TheProgrammableLogicDataBook200037.北京理工大学ASIC研究所VHDL语言100例详解199938.黄郑.夏建刚在CPLD管理下实现高效多串口中断源[期刊论文]-单片机与嵌入式系统应用2002(7)39.胡汉才单片计原理及其接口技术199840.李广军.王后军实用接口技术199841.陈汝全微机接口技术199542.李绪友高精度数字闭环光纤陀螺的研究200143.李迪基于DSP的光纤陀螺捷联惯导数字信号处理系统[学位论文]硕士200244.袁瑞铭光纤陀螺及捷联系统关键技术研究200345.刘大伟精密温控在光纤陀螺仪中的研究与应用[学位论文]硕士200346.阎石数字电子技术基础199547.张桂才.王巍光纤陀螺仪200248.谭浩强C程序设计199549.李东生.张勇.许四毛Protel99SE电路设计技术入门与应用200250.颜永军.李梅PROTEL99电路设计与应用200151.何非.修吉平.魏华胜24位模数转换器ADS1210/11原理及应用[期刊论文]-电子技术应用1999(1)52.逄玉台.王团部集成温度传感器AD590及其应用[期刊论文]-国外电子元器件2002(7)53.陈志浩新一代串行接口--I2C总线54.丁洁.魏丰DSP外挂Flash在系统编程及并行引导装载方法200455.戴梅萼.史嘉权微型计算机技术及应用199556.孟宪元可编程专用集成电路原理、设计和应用198957.关宇.徐克军数字电路与逻辑设计200158.林育兹.陈文芳数字电子技术200359.胡广书数字信号处理理论、算法与实现199760.张贤达现代数字信号处理199961.肖忠祥数据采集原理2001相似文献(10条)1.期刊论文任春华.潘英俊.解启瞻.RENChun-hua.PANYing-jun.XieQi-zhan捷联惯导系统中光纤陀螺温漂补偿研究-压电与声光2009,31(4)针对捷联惯导系统中光纤陀螺零偏在快速启动和不同温度条件下漂移较大的问题,从理论和大量试验上研究了其静态时、温漂特性,建立了影响导航系统姿态精度的温度漂移误差补偿的数学模型,并给出了模型参数.试验结果表明,该光纤陀螺零偏的温度输出特性具有较好的重复性,补偿后其在全温工作范围内的航向和姿态保持精度达到0.5(°)/300s,较补偿前提高了60%以上,并将准备时间由原来的3min缩短到10s内,满足某型弹载系统要求.2.学位论文毛泽安基于DSP和FPGA的光纤陀螺捷联惯导系统的硬件电路研究2006基于光纤陀螺形成的捷联式惯性导航系统，继承了光纤陀螺体积小、动态范围大、可靠性高、易维护、高精度、高速率等特点，这使得捷联惯导系统的优势更加明显、突出。本文主要以实际工程为背景，完成了光纤陀螺捷联惯导系统硬件电路的研究，并在工程中得到应用。本文首先介绍了光纤陀螺的发展现状、趋势及应用前景，并且阐述了光纤陀螺捷联惯导系统的工作原理。本文重点介绍了光纤陀螺数字信号处理系统硬件电路设计。硬件电路主要包括DSP最小系统、高精度加速度计数字读出电路、温度数据采集电路、外部通讯接口电路、引导程序装载电路、捷联参数读写电路及基于FPGA设计实现的多种接口电路。基于FPGA实现的接口电路主要有FPGA与陀螺的接口电路、FPGA与ADS1210的接口电路、FPGA与AD9220的接口电路、DSP与PC机通讯的接口电路及中断复用电路。本文最后介绍了硬件电路的电磁兼容特性。不仅介绍了电磁兼容特性的基本原理、一些常见的电磁兼容性问题，并提出了提高光纤陀螺数字信号处理系统硬件电路的电磁兼容性能的具体措施。捷联惯导系统温度补偿电路的设计实现，优化了整个惯导系统的动态性能；捷联参数读写电路的设计使得光纤陀螺的调试工作更加方便、快捷；DSP与PC机接口电路设计的改进大大提高了通信速度，便于短时间内大量数据信息的通信交换。这些方面的创新改进使得陀螺的数字信号处理系统更加高效、稳定。在实际工程调试中，系统的硬件电路工作稳定，实现了捷联惯导系统的功能，基本满足了预期目的，为工程实际应用奠定坚实的基础。3.学位论文谷宏强光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究2009针对以光纤陀螺（FOG）为惯性传感器的捷联惯导系统在初始对准过程中存在的理论与技术问题，开展了FOG误差分析以及光纤陀螺捷联惯导系统速初始对准技术研究，提出了解决FOG应用中部分理论与技术问题以及实现FOG捷联惯导系统初始对准的途径与方法，主要内容为：（1）研究了高精度FOG随机误差的建模与滤波。在对FOG噪声分析的基础上，采用Allan方差分析法和时间序列法，根据两种方法分析结果的一致性，建立了高精度FOG的随机误差模型；提出了一种改进型二阶自回归AR（2）模型，实现了高精度FOG随机误差在惯导系统初始对准和静态导航中的在线建模，并采用卡尔曼滤波算法，实现了高精度FOG随机误差的实时滤波。（2）分析了FOG角随机游走产生的原因；提出了研究FOG角随机游走对惯导系统初始对准影响的方法；定量分析了FOG角随机游走对FOG惯导系统静态对准和导航的影响；分析了角随机游走对FOG惯导系统的多种影响及其特点，为FOG惯导系统的优化设计提供了理论指导。（3）研究了FOG的磁特性，提出了提高FOG抗磁能力的措施与方法；根据车载捷联式陀螺寻北仪的特点，提出了一种采用低成本高精度去偏FOG实现短时稳定的“两位一面”寻北仪转位机构方案，研究了其防磁技术；建立了FOG寻北仪以及FOG寻北仪中FOG的误差模型；分析了FOG寻北仪产生多位置寻北误差的原因，确定了消除或减小该误差的方法。（4）分析了陆军战车摆动干扰的特点，提出了一种FOG惯导系统粗对准中的摆动误差补偿方法；通过理论分析和仿真，建立了FOG捷联惯导系统在初始精对准和综合校正时的FOG误差模型；采用光纤惯组与里程计“松耦合”的组合方式，实现了FOG捷联惯导系统的综合校正。（5）针对捷联惯导系统的初始对准，设计了将遗传算法用于初始对准时的适应度函数，分别将遗传算法用于粗对准和精对准，探讨了遗传算法用于初始对准的可行性。在分析了单一遗传算法特点的基础上，将遗传模拟退火算法用于初始对准，并进行了仿真验证。（6）综合应用上述理论和技术研究成果，把理论研究应用于实际，结合具体科研项目，研究了FOG误差模型、初始对准算法、滤波算法、导航和综合校正算法在实际系统中的应用，设计开发了光纤陀螺捷联姿态与航向基准系统并通过了技术鉴定。4.期刊论文杨兴光.李绪友.丛丽基于DSP的光纤陀螺捷联惯导系统的设计-应用科技2004,31(1)简单介绍了基于光纤陀螺的捷联惯导系统的设计,相对于平台惯导系统捷联系统有很多优点,硬件简单,便于安装、维修和维护,大大降低了系统的成本,但捷联算法运算量大,因此用运算速度高的DSP作为解算单元,可以满足要求.给出了捷联惯导系统的数学模型以及方框图,重点介绍了系统的软件实现,给出了流程图.所有这一切已应用于实践,结果证明这一设计切实可行.5.学位论文付强文光纤陀螺捷联惯导系统中的误差分析与补偿2005本论文希望通过一系列的分析、推导和实验验证,提出一套完整的误差补偿方法,使光纤陀螺捷联惯导系统能够满足武器系统的精度要求.本论文的主要研究内容如下:(1)结合捷联式惯导系统的特点,分析了光纤陀螺的性能优点,基本原理和国内外发展现状.(2)结合光纤陀螺捷联惯导系统的内部结构,深入分析了影响系统精度的主要误差源,并结合系统特点增加了特殊结构来减小振动、磁干扰的影响.(3)研究了光纤陀螺噪声过大的原因,并分别采取了ⅡR滤波器和小波去噪方法进行采样滤波,在充分比较两种方法的理论基础和算法实现的基础上,通过实验数据肯定了小波方法在光纤陀螺噪声去除上的独特优势.(4)根据三轴陀螺组合的误差模型,提出了一种闭环多次迭代标定方法解决了陀螺标度因数和安装偏角的精确标定问题,并编制了相应的标定解算软件.(5)采用最小二乘法实时补偿了温度对光纤陀螺零位的影响,通过BP神经网络补偿了温度对陀螺标度因数的影响.(6)采用了九位置法对加速度计的零位、标度因数和安装偏角进行标定,并编制了相应的标定解算软件.结合加速度计零位和标度因数的温度误差模型,采用了相应的误差补偿算法.6.学位论文常云萍VC33+FPGA在光纤陀螺捷联惯导系统中的研究和应用2007近几年来，DSP技术发展迅速，已经应用到许多领域，其特定的硬件结构，非常适合于需要做大量数据处理的各种算法，具有高效、高速、高精度等优点，是当前许多领域中需做算法处理的嵌入式系统的首选器件。随着超大规模集成电路工艺的不断提高，FPGA芯片所能实现的功能越来越强大。它具有开发周期短、成本低、可以反复擦除及编程且容易开发等优点，已成为当代电子设计技术发展的趋势。光纤陀螺是重要的船用捷联导航设备，光纤捷联系统已经成为当前惯性技术研究的热点。这种系统体积小，需要实时解算大量数据。正是在这种背景下，本文提出了用DSP+FPGA构建光纤捷联嵌入式系统的方案。论文首先介绍了光纤陀螺及捷联惯导系统的基本原理，给出了系统设计的理论基础，然后完成了嵌入式系统的硬件和部分软件的设计。硬件设计是本文的重点。系统的硬件平台主要由单DSP+单FPGA构架而成，DSP专注于捷联算法解算，而FPGA是DSP与各类传感器之间接口，类似于DSP的一