基于光纖陀螺的定位定向系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

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

2、nac效應的光電式傳感器,可測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。本論文針對基于光纖陀螺的定位定向系統(tǒng)及SINS與GPS組合導航系統(tǒng)的信息融合進行了設(shè)計與研究,內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　 1.本文首先分析了選題的研究背景和意義,簡要介紹了捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和SINS/GPS組合導航系統(tǒng)的發(fā)展概況,同時對光纖陀螺儀的發(fā)展概況及特點進行了簡單的說明。
　　 2.闡述了SINS/GPS

3、組合導航系統(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,對這三種導航系統(tǒng)組合方式的基本結(jié)構(gòu)和工作過程進行了分析和比較,為SINS與GPS的數(shù)據(jù)融合提供了理論支持。
　　 3.對系統(tǒng)硬件部分做出了整體設(shè)計,并簡要闡述了所設(shè)計出的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu),同時對系統(tǒng)中測量器件的選擇標準做了介紹:具體介紹了系統(tǒng)中光纖陀螺儀、加速度計、GPS接收機和FPGA的器件工作原理、性能特點,最后根據(jù)硬件設(shè)計時對元器件選型依據(jù)和要點

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