FOG SINS-DVL組合導(dǎo)航算法研究.pdf

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

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

3、誤差系數(shù)，設(shè)計(jì)了速率及位置標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，并給出了利用標(biāo)定實(shí)驗(yàn)獲得的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行參數(shù)修正的修正方程。然后根據(jù)導(dǎo)航參數(shù)的求解方程進(jìn)行了捷聯(lián)算法設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，對SINS/DVL速度組合的組合算法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，經(jīng)過對各種算法優(yōu)缺點(diǎn)的分析，選擇了卡爾曼濾波算法進(jìn)行速度組合導(dǎo)航算法的設(shè)計(jì)，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(jìn)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(dǎo)航參數(shù)誤差的對比，驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方面，本文中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)最主要的部分即導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的選用方面選擇了基于FPGA的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，對各測量組件根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議進(jìn)行了接口電路的設(shè)計(jì)，并將所設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)了能夠應(yīng)用于實(shí)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(xì)說明了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的步驟。
　　 最后，利用本