平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代武器裝備迅速發(fā)展，對裝備的可靠性、穩(wěn)定性和精度提出了更高的要求。如何模擬戰(zhàn)場環(huán)境，在設(shè)備研制、調(diào)試和大中修階段，為設(shè)備提供更真實(shí)、更全面的外部環(huán)境，對設(shè)備進(jìn)行全面反復(fù)的檢驗(yàn)，對設(shè)備研制、調(diào)試和維修是非常必要的。 隨著海軍武器裝備的不斷發(fā)展，技術(shù)性能不斷改善，精度要求越來越高，要求慣導(dǎo)系統(tǒng)提供非?？煽康奈恢?、速度、航向、姿態(tài)等信息，使艦船安全和武器系統(tǒng)的精度有更可靠的保證。因此，研制相應(yīng)的慣導(dǎo)信號模擬設(shè)備，準(zhǔn)確了解慣導(dǎo)設(shè)備的工

2、作狀況，方便慣導(dǎo)設(shè)備的檢查、調(diào)試是非常必要的。 本文根據(jù)潛艇真航向測量系統(tǒng)對慣導(dǎo)信號模擬器的技術(shù)指標(biāo)、功能等方面的要求，全面介紹了慣導(dǎo)信號模擬器的研制技術(shù)和實(shí)現(xiàn)途徑。該模擬器具有友好的人機(jī)交互界面，能夠以圖表和儀表的形式動(dòng)態(tài)顯示導(dǎo)航信息，以三維動(dòng)畫形式顯示潛艇的水下姿態(tài)。 本文首先建立了平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)模擬器仿真模塊的數(shù)學(xué)模型，給出了系統(tǒng)的工作狀態(tài)、工作方式、仿真時(shí)的工作原理，通過自制的PCII/O卡，實(shí)現(xiàn)了模擬器的控

3、制與通信，通過軸角轉(zhuǎn)換電路板，實(shí)現(xiàn)了慣導(dǎo)輸出信號的模擬，并經(jīng)過粗精通道，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)通過RS232、RS422和以太網(wǎng)向用戶發(fā)送多路慣導(dǎo)的數(shù)字和模擬信號。 信號模擬器以模擬和數(shù)字形式發(fā)送仿真模擬的導(dǎo)航、姿態(tài)信息及狀態(tài)信號，便于系統(tǒng)的研制、調(diào)試、驗(yàn)收、維護(hù)和保養(yǎng)。 模擬輸出靜態(tài)、動(dòng)態(tài)(各種航行狀態(tài)、海況條件下)慣導(dǎo)系統(tǒng)的航向、水平姿態(tài)信息及其狀態(tài)信號，以多極旋轉(zhuǎn)變壓器形式的模擬量向組合中心發(fā)送，且能通過RS422串口和以太網(wǎng)

4、向組合中心發(fā)送上述信息的數(shù)字量。 在本設(shè)備上模擬裝訂航向、縱搖、橫搖、經(jīng)度、緯度、時(shí)間、高度等數(shù)據(jù)，通過串口和以太網(wǎng)向用戶發(fā)送，同時(shí)航向、縱搖、橫搖信息以模擬量固態(tài)同步機(jī)形式向用外發(fā)送。而且，可在模擬輸出的信息中加入各種誤差模型，便于系統(tǒng)的研制、調(diào)試。 各種信息顯示，良好的人機(jī)交互界面。 信號模擬器故障檢測、顯示、輸出和報(bào)警。 主控機(jī)的軟件由5個(gè)功能模塊組成。系統(tǒng)管理模塊為軟件主循環(huán)模塊，完成模擬器主機(jī)初

5、始化、各種接口的驅(qū)動(dòng)、各種控制參數(shù)設(shè)置及其他軟件模塊控制等功能。仿真運(yùn)算模塊根據(jù)給定參數(shù)(起始位置、終止位置、航線等)產(chǎn)生模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)速度和同步周期對軌跡采樣，解算各軌跡點(diǎn)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，形成各運(yùn)動(dòng)參數(shù)。信號產(chǎn)生模塊根據(jù)設(shè)定的參數(shù)和軌跡點(diǎn)相對位置及模擬系統(tǒng)的精度，形成輸出信號幅度調(diào)整數(shù)據(jù)和信噪比調(diào)整數(shù)據(jù)，從而控制輸出信號的幅度和信噪比大小，使模擬效果更加接近實(shí)際情況。按慣導(dǎo)各類輸出信號的要求對各類信息進(jìn)行編排，

6、使輸出符合慣導(dǎo)信號的接口要求。通信控制模塊主要完成對網(wǎng)卡、422、對轉(zhuǎn)換模塊通信信號傳輸?shù)目刂?，首先，對通信接口串?22、并口的狀態(tài)進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到分系統(tǒng)處于通信準(zhǔn)備好的狀態(tài)，即開始發(fā)送信息；信息發(fā)送按時(shí)序進(jìn)行，信息的接受為避免信息漏收和不全，采用循環(huán)訪問排隊(duì)的方式，給每個(gè)信息開辟儲(chǔ)存區(qū)，在后臺(tái)對信息進(jìn)行接收，把信息直接放在緩沖區(qū)里，供系統(tǒng)處理調(diào)用。動(dòng)態(tài)效果產(chǎn)生模塊主要對三維圖像運(yùn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，是模擬的效果更加逼真，包括圖像運(yùn)動(dòng)控制、