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原文传递分布式姿态基准系统技术研究与实现

论文题名：	分布式姿态基准系统技术研究与实现
关键词：	捷联惯性系统;卡尔曼滤波;初始对准;惯性技术;姿态基准系统;结构变形;惯性导航系统;船载观测设备
摘要：	船舶由于诸多原因引起的自身结构变形不可避免地影响了船载观测设备的使用精度。随着惯性技术的日趋成熟、微型/小型化捷联基准的开发和光纤布拉格光栅传感器应用的蓬勃发展，采用主惯导、局部姿态基准、光纤布拉格光栅传感器辅助测量系统、综合信息处理装置以及多级分布的网络结构构成分布式姿态基准系统，通过信息融合技术，完成对舰船结构变形量的推算和估计，对有效减少或消除结构变形的影响从而提高载体上设备使用精度无疑是合理的选择方案。目前局部基准普遍采用捷联式。捷联式姿态基准系统是捷联式惯性导航系统的重要分支，由于其中省去了机电式实体工作平台，其体积、重量和成本都比平台式惯性系统大为降低，而可靠性则大为提高，在维护使用上也带来了很多方便。捷联惯性导航系统是随着惯性器件的发展而发展的，陀螺仪是系统中的关键测量元件，它的精度和性能是影响系统精度和稳定性的主要因素之一。光纤陀螺仪(FOG)由于其诸多优势很好地满足了分布式系统中局部基准关于机动性强、精度要求高、寿命长、可靠性高和可维护性好等要求；近年来随着微电子技术的发展，微惯性器件为捷联姿态基准的低成本和小型化提供了可能。本文从分布式捷联姿态基准系统入手，提出了分布式系统的总体方案，然后从软硬件两方面对捷联姿态基准系统进行了研究。研究的主要内容集中在以下几个方面： 1．讨论了分布式捷联姿态基准系统的总体方案，给出系统的硬件配置。 2．由于捷联姿态基准系统是以“数学平台”代替平台系统中的机电实体平台，所以捷联计算机系统是整个捷联姿态基准系统的核心和关键。采用了基于DSP和基于PC104总线的两种导航计算机系统硬件方案，详细介绍了基于DSP的捷联姿态基准系统的导航计算机、IMU数据采集和内外部数据通讯的设计，给出了基于PC104的导航计算机系统的硬件配置。 3．为了简化导航系统软件的编写思路，实时地实现系统所要完成的各个功能，实现软件的模块化，提高软件的可靠性、可维护性、共享性和继承性，采用实时多任务系统软件结构完成导航系统软件设计，为此讨论了基于VxWorks实时多任务操作系统的导航软件体系结构。 4．采用模块化设计方法完成捷联姿态基准系统的软件设计，把系统软件分成误差补偿模块、初始对准模块、姿态更新模块、导航参数解算模块和在线校正模块。 5．在完成了基于PC104总线捷联导航计算机系统设计与配置的基础上，完成基于光纤陀螺的捷联姿态基准和基于微机械的捷联姿态基准系统两型实验室样机的研制，对样机进行了系统实验，实验结果表明：两型实验样机设计方案正确可行：基于光纤陀螺的捷联姿态基准系统达到了预期设计精度，而基于微机械的捷联姿态基准系统由于传感器为低精度，系统精度受到了限制。
作者：	夏春宁
专业：	导航、制导与控制
导师：	吴峻
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文