光纤陀螺捷联惯性导航系统标定测试技术研究

哈尔滨工程大学硕士学位论文光纤陀螺捷联惯性导航系统标定测试技术研究姓名：太松月申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：李绪友20070101光纤陀螺捷联惯性导航系统标定测试技术研究作者：太松月学位授予单位：哈尔滨工程大学相似文献(10条)1.学位论文杨枭光纤陀螺捷联导航数据处理系统软硬件设计与实现2007捷联式惯性导航系统是一种十分先进的惯性导航系统，它采用数学平台来代替实体平台，即通过导航计算机实时计算出姿态矩阵建立起数学平台，它与平台式导航系统相比具有体积小，重量轻，成本低，可靠性高的特点，是今后惯性导航技术的发展方向；而光纤陀螺白诞生以来，由于其具有寿命长，动态范围大，瞬时启动，结构简单，尺寸小，重量轻，全固态等突出优点而获得广泛应用。本文以实际工程为背景，对光纤陀螺捷联导航系统的设计进行了研究，完成了系统板的硬件设计和软件设计。针对实际应用中对加速度计信号采集精度不够、初始化参数读写过于复杂的问题，提出了整体的全新的设计，本文首先介绍了光纤陀螺和捷联导航系统的基本原理，给出了系统设计的理论基础，对∑-△型A/D原理进行了分析，对比了两种加速度计采集方案，指出改进方法的优越性，给出采集设计的优化方法，重点介绍了系统板的硬件搭建和FPGA的软件设计及DSP软件的设计。光纤陀螺捷联导航系统板的硬件是以DSP+FPGA为基础搭建的，各硬件单元围绕。DSP+FPGA的主干结构展开并实现其各自功能，它们是陀螺数据采集电路，加速度计数据采集电路，温度数据采集电路，外部通讯接口电路，程序引导电路，电源电路等。DSF专注于捷联算法解算，同时，DSP还要与外界进行数据交换；而FPGA起到的是DSP与各类传感器之间接口的作用，类似于DSP的一个前端元件。实践证明，该设计达到了光纤陀螺捷联导航数据处理系统的要求，为今后系统小型化设计打下了良好的基础。2.期刊论文刘勇.蔡体菁.苟志平.宋军.LIUYong.CAITi-jing.GOUZhi-ping.SONGJun旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统-压电与声光2009,31(3)为了在现有惯性传感器水平的条件下提高捷联式惯性导航系统的性能,研制了旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统.该系统由惯性敏感单元、转动机构、高速导航计算机和I/O接口等组成,惯性敏感单元被安置在转动机构上,并作连续周期运动.对该旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统进行了室内转台和室外跑车试验,该系统俯仰角和横滚角误差小于0.1°,航向角误差小于0.4°,定位误差小于90m/h.对惯性传感器作温度误差补偿工作,该导航系统的定位定向精度还将能进一步提高.3.学位论文杨世超光纤陀螺陆地导航系统研究与设计2007捷联式惯性导航系统将惯性组件直接固联在载体上，以数学平台取代物理平台，相对于平台式导航系统具有很大优势。而光纤陀螺由于全固态设计而具有启动快、抗冲击能力强、动态范围大、结构简单、重量轻、寿命长等优点，适合于恶劣环境下使用，因此非常适合作为捷联式系统的惯性测量单元。因而采用光纤陀螺的捷联式惯导系统具有非常广阔的应用前景。本文研究与设计了新型的光纤陀螺捷联式陆地惯性导航系统。首先介绍了光纤陀螺的工作原理和捷联式惯性导航系统的基本原理，详细分析比较了姿态更新算法，并选用高效且易于实现的四元数法，采用四阶龙格-库塔算法来求解方程。研究了用于初始方位标定的多次二位置寻北算法，其具有精度高、寻北时间短和漂移误差小等优点。本文重点完成了数据采集单元的研究设计。对光纤陀螺和加速度计数据采集的精度是影响导航系统性能的重要因素之一，因此对数据采集单元的性能和抗干扰性有很高的要求。为此设计两套数据采集方案：一是由同步V/F转换器AD652构成的V/F转换方案；二是由高精度的16位模数转换器AD676构成的A/D采样方案。最后通过寻北实验选定了性能更加优异的A/D采样方案。系统以主控制处理器DSP芯片TMS320F2812和协处理器FPGA芯片XCS20XL作为电路控制核心，以工控机PC104作为导航计算机。分别设计了DSP和FPGA相关硬件电路以及串行通信电路部分，并且完成PC104程序、DSP程序和FPGA程序的设计。最后完成全周寻北实验、高低温寻北实验、姿态精度实验和车载导航实验，结果证明所设计系统的性能完全符合要求。4.会议论文李茂春.姚晓天.江俊峰.刘铁根光纤陀螺全方位性能自动评价系统2006构建了光纤陀螺(FOG)全方位性能自动评价系统,对其主要功能进行了详细的叙述,完成了计算机、转台、温控系统、振动台、光纤陀螺等之间的通讯模块软硬件设计.这种光纤陀螺全方位自动评价系统除了可以测试国军标中规定的测试项目,还可以模拟光纤陀螺实际工况下的温度变化、振动影响,对光纤陀螺抗温度变化、抗振动性能做出数字化评价.所有操作均采用模块化设计和可视化方法,方便和简化了复杂的测试过程.通过配接不同的测试仪器,实现了光纤陀螺与陀螺光学元件的程控自动测试.实践证明介绍的光纤陀螺全方位性能自动评价系统技术先进、功能完备,满足各种光纤陀螺性能测试的需要。5.学位论文赵岳生光纤陀螺在惯性导航系统中的应用研究2004针对光纤陀螺在惯性导航系统中的应用课题,分析光纤陀螺输出信号的特性,为改善惯性系统的测量能力,从理论和实验两方面研究了各种因素对测量结果的影响,总结出一套试验方法及控制途径,设计研制了多任务捷联惯性导航系统和光纤陀螺测试分析系统,将矢量调制法应用于寻北仪的开发.随着航天事业的发展,对于惯性导航系统性能的要求也在不断提高.应用光纤陀螺等先进元件,研制小型化、功能更强、性能更好的惯性导航系统,具有十分重要的意义.光纤陀螺是继激光陀螺之后的新一代角速率传感器,具有全固态结构、可靠性高、寿命长,启动速度快、响应时间短、测量范围大、动态范围宽、抗冲击和振动、耐化学腐蚀、体积小,重量轻、成本低、测量值与重力加速度无关、结构简单、适合大批量生产等一系列显著的特点,具有宽广的应用和发展前景.系统地进行光纤陀螺的应用研究,从理论和实践两方面都有重要意义.本课题包含下列工作内容.作为本课题先期硬件准备与分析工作的一部分,总结出一套可视化研究方法,以通用硬件和软件构成光纤陀螺输出信号高频分量的高速数据采集系统,完成了一些先期的分析和测量工作.作为本课题先期硬件准备与分析工作的一部分,讨论了使用光纤陀螺进行角速率测量的实践技术,对光纤陀螺测试的各影响因素进行分析,并结合测量实例给出一些可以直接用于测量实践的分析结论.通过试验分析,提出了提高测量精度的有效措施,使测量过程中的因果关系更加明晰,可以很好地提高光纤陀螺的测量可靠性.另外,提供实施高精度电子测量的有效方法,为捷联惯导系统的优化设计提供了依据.应用虚拟仪器技术,设计了光纤陀螺捷联惯性导航系统原理样机.将矢量调制法用于光纤陀螺寻北仪,对主要误差因素给出了定量或定性的分析,给出了矢量调制法(VMM)寻北仪的结构设计和关键技术要点.在理论上,VMM寻北仪的精度优于多位置法寻北仪.6.期刊论文胡卫东光纤陀螺在制导系统中的应用-大众科技2006(5)文章概述了光纤陀螺的主要特点,简述了光纤陀螺的基本原理,介绍了光纤陀螺的构造方式,综述了光纤陀螺目前的研制与应用概况以及在应用中应考虑的问题.7.期刊论文胡卫东光纤陀螺发展评述-红外技术2001,23(5)概述了光纤陀螺的主要特点,简述了光纤陀螺的基本原理,介绍了光纤陀螺的构成方式,综述了光纤陀螺目前的研制与应用概况以及在应用中应考虑的问题.8.学位论文张小仿基于DSP的光纤陀螺方位基准系统研究2005近年来，惯性技术一直都是世界各国国防技术的研究重点。光纤陀螺以Sagnac效应为基础，是一种新型全固态陀螺仪，由于它具有潜在的最好的性能/价格比，与专用数字信号处理芯片DSP接口简单等优点而倍受青睐，一经出现就受到世界各国的高度重视，研制进展十分迅速，已经成为新一代中低精度捷联惯导、制导系统中的理想惯性器件。　　惯性技术中的一个关键技术是如何快速自主地确定载体的初始方位角，即惯性寻北技术。本文从分析光纤陀螺的原理及其性能指标入手，首先给出了简单的光纤陀螺静态寻北方案及测试方法，在此基础上探讨一只光纤陀螺配合两只加速度计构成全姿态车载寻北系统的方案设计和数学模型，并利用数字信号处理器(DSP)浮点芯片TMS320VC33设计了系统的软硬件。　　针对光纤陀螺在惯性寻北技术应用中的瓶颈问题——漂移过大，本文首先从理论上分析了光纤陀螺的噪声来源和噪声特性，综合给出光纤陀螺信号漂移的数学模型，又利用傅立叶变换对采集到的光纤陀螺输出信号进行了频谱分析，在此基础上尝试将小波变换应用于光纤陀螺信号滤波中，并与传统的IIR滤波器进行对比，计算机仿真结果表明，小波变换在光纤陀螺信号滤波中具有绝对的优势，滤波效果非常明显，很大程度上抑制了光纤陀螺的随机漂移。9.会议论文于明清.刘建业.赖际舟.李荣冰闭环光纤陀螺的振动误差补偿技术研究2007光纤陀螺(FOG)作为惯性器件,特别是应用于高精度惯导系统时,环境振动对其精度的影响不容忽视.通过分析其原理和结构特点,分析了由振动产生误差的原因,提出了基于LMS算法的自适应滤波器对光纤陀螺的振动误差进行滤波.实例分析结果表明,LMS算法不仅能有效降低振动对陀螺精度的影响,而且在一定程度上也可以减少其他环境噪声引起的误差.10.学位论文孙慧中全数字闭环光纤陀螺的设计与实现1998该篇论文综述了光纤陀螺的发展及现状,对未来的发展进行了讨论.并结合工程背景,提出了用数字锯齿波和相位调制实现双闭环光纤陀螺的方案.用有限拍控制器和方法调制实现快速响应、大动态测量范围和低成本的特性.该文分析和比较了光纤陀螺开环、闭环、双闭环工作方案以及模拟和数字实现方法.对数字式双闭环光纤陀螺进行了建模,并设计了锯齿波控制器和相位调制器使系统处于闭环状态,提高了测量灵敏度和动态范围.本文链接：下载时间：2010年4月8日