基于光纖陀螺的定位定向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、采用組合導(dǎo)航方式的定位定向系統(tǒng)以其高精度、低成本的特點(diǎn)被逐漸應(yīng)用于各相關(guān)領(lǐng)域,而這其中的一個(gè)發(fā)展方向就是以捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Strap-down Inertial NavigationSystem,SINS)與全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)相結(jié)合構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)。SINS與GPS具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性,將兩種導(dǎo)航方式進(jìn)行充分的組合可滿足高精度、高連續(xù)性、高可靠性的導(dǎo)航需求。光纖陀螺是一種基于Sag

2、nac效應(yīng)的光電式傳感器,可測(cè)量得到高精度的角速度值,為定位定向系統(tǒng)提供高精度的角度信息。本論文針對(duì)基于光纖陀螺的定位定向系統(tǒng)及SINS與GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究,內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 1.本文首先分析了選題的研究背景和意義,簡(jiǎn)要介紹了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展概況,同時(shí)對(duì)光纖陀螺儀的發(fā)展概況及特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說明。
　　 2.闡述了SINS/GPS

3、組合導(dǎo)航系統(tǒng)按組合方式分類得到的三種類型:松散組合、緊密組合和超緊組合方式。同時(shí),對(duì)這三種導(dǎo)航系統(tǒng)組合方式的基本結(jié)構(gòu)和工作過程進(jìn)行了分析和比較,為SINS與GPS的數(shù)據(jù)融合提供了理論支持。
　　 3.對(duì)系統(tǒng)硬件部分做出了整體設(shè)計(jì),并簡(jiǎn)要闡述了所設(shè)計(jì)出的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu),同時(shí)對(duì)系統(tǒng)中測(cè)量器件的選擇標(biāo)準(zhǔn)做了介紹:具體介紹了系統(tǒng)中光纖陀螺儀、加速度計(jì)、GPS接收機(jī)和FPGA的器件工作原理、性能特點(diǎn),最后根據(jù)硬件設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)元器件選型依據(jù)和要點(diǎn)

4、,選擇了適合系統(tǒng)的相關(guān)元器件。
　　 4.對(duì)系統(tǒng)算法進(jìn)行了研究并對(duì)軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì),討論了尋北的原理和方法;分別對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的導(dǎo)航算法進(jìn)行了分析,建立了數(shù)學(xué)模型;通過對(duì)Kalman濾波算法的闡述,建立了SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)卡爾曼濾波器的數(shù)學(xué)模型并就軟件方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　 5.在對(duì)系統(tǒng)調(diào)試通過后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)包括:(1)對(duì)系統(tǒng)中的慣性測(cè)量器件進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn);(2)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了尋北的相關(guān)