FOG SINS-DVL組合導航算法研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和國防科技的進步，無論軍用還是民用，車輛和船舶的導航定位都向著高精度、高實時性的方向發(fā)展，捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)(Strapdown Inertial NavigationSystem，SINS)由于不依賴于任何外部設備的獨特屬性，而成為現(xiàn)階段需要連續(xù)導航特別是水下導航等情況下必不可少的設備，但是捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)符合牛頓第二定律，誤差隨時間積累，在長時間導航的情況下精度降低，而捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)與多普勒計程儀(Doppler

2、Velocity Log，DVL)的組合可以顯著地克服上述缺點。因而SINS/DVL組合導航系統(tǒng)因其可以提供較長時間的高精度導航參數(shù)，受到越來越多的研究和應用。
　　 本文主要研究了一種高精度、易于工程實現(xiàn)的基于捷聯(lián)慣性導航設備與多普勒計程儀的采用速度組合的方法來實現(xiàn)的組合導航系統(tǒng)：
　　 算法方面，首先研究了捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)和多普勒計程儀的基本原理和誤差方程，并對多普勒計程儀測量的速度形式進行了仿真；為求解誤差方程中的

3、誤差系數(shù)，設計了速率及位置標定實驗，并給出了利用標定實驗獲得的標定結果進行參數(shù)修正的修正方程。然后根據(jù)導航參數(shù)的求解方程進行了捷聯(lián)算法設計，在此基礎上，對SINS/DVL速度組合的組合算法進行了設計，經(jīng)過對各種算法優(yōu)缺點的分析，選擇了卡爾曼濾波算法進行速度組合導航算法的設計，并在MATLAB軟件環(huán)境中對同一組陀螺及加表的采樣數(shù)據(jù)進行了捷聯(lián)及組合算法解算，通過對兩種算法情況下獲得的導航參數(shù)誤差的對比，驗證了本文所設計的基于卡爾曼濾波的組合

4、算法的有效性和可行性。
　　 在硬件設計方面，本文中所設計的系統(tǒng)最主要的部分即導航計算機的選用方面選擇了基于FPGA的導航計算機，對各測量組件根據(jù)相應的協(xié)議進行了接口電路的設計，并將所設計的系統(tǒng)封裝在一個金屬殼內(nèi)，留出接口線以備工程使用。
　　 在嵌入式操作系統(tǒng)中，設計了能夠應用于實際系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)的SOPC框架，并針對軟件算法引入了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)，詳細說明了系統(tǒng)軟件設計的步驟。
　　 最后，利用本