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嵌入式计算机系统在分布式捷联姿态基准中的应用研究
| 论文题名： | 嵌入式计算机系统在分布式捷联姿态基准中的应用研究 |
| 关键词： | 嵌入式计算机系统;分布式捷联姿态基准;CAN总线;舰船 |
| 摘要： | 通过建立全舰分布式捷联姿态基准系统为舰船上各战位点提供所需的实时姿态角和角述度等信息的技术思路,既能大大提高全舰的战斗力,义能减少全舰需要安装的惯性测量装置的数量,并简化系统结构,应此,建立全舰分布式捷联姿态基准系统能提高整个系统的效费比。由于能满足分布式捷联姿态基准需要的计算机系统是整个分布式捷联姿态基准得以实现的重要技术基础。因此,本文围绕嵌入式计算机系统在分布式捷联姿态基准中的应用开展了相应的研究工作。主要研究工作如下。 在阐述了分布式捷联姿态基准实施思路的基础上,结合网络通信技术和现场总线技术,提出了分布式捷联姿态基准中嵌入式计算机系统的结构形式,即:分布在舰上的各个1MU和导航计算机之间采用现场总线CAN进行通信,各导航计算机到综合信息处理装置之间的通信系统采用以太网进行通信。 精心设计了带CAN总线的数据采集系统(DAS)。DAS具有三路采用∑-△型ADC的A/D转换通道用于对三个方向的挠性陀螺仪的输出信号进行采集；具有六路基于CPLD设计的对脉冲信号进行计数的通道用于对三个方向的加速度计的输出信号经I/F转换后的脉冲信号进行采集。 建立了硬件采用PC104嵌入式计算机,操作系统为VxWorks的嵌入式导航计算机平台。设计了基于PC104总线的CAN接口卡,并编写了VxWorks环境下CAN接口卡的驱动程序。 在介绍了采用四元数进行姿态矩阵更新的捷联姿态基准算法、卡尔曼滤波原理及捷联姿态基准系统误査模型等的基础上,总结了采用速度和航向角闭环校正的组合式捷联姿态基准算法,给出了该组合式捷联姿态基准在线校正的计算流程。 在介绍了VxWorks环境下多任务程序设计时涉及的相关理论的基础上,首先提出了在一台嵌入式导航计算机上实现多套组合式捷联姿态基准算法的思想。接着提出了在VxWorks环境下利用相关的多任务程序设计理论实现多套组合式惯性捷联姿态基准算法的方法,包括组合式惯性捷联姿态基准算法的多任务确定,组合式惯性捷联姿态基准算法中各任务的实现等。 开展了系统联调、测试和仿真等工作,并得出了相关设计思想和设计结果正确、可靠、有效的结论。 |
| 作者： | 朱欣华 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 万德钧 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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