【摘 要】
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捷联式惯性导航系统将惯性组件直接固联在载体上,以数学平台取代物理平台,相对于平台式导航系统具有很大优势。而光纤陀螺由于全固态设计而具有启动快、抗冲击能力强、动态范
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捷联式惯性导航系统将惯性组件直接固联在载体上,以数学平台取代物理平台,相对于平台式导航系统具有很大优势。而光纤陀螺由于全固态设计而具有启动快、抗冲击能力强、动态范围大、结构简单、重量轻、寿命长等优点,适合于恶劣环境下使用,因此非常适合作为捷联式系统的惯性测量单元。因而采用光纤陀螺的捷联式惯导系统具有非常广阔的应用前景。本文研究与设计了新型的光纤陀螺捷联式陆地惯性导航系统。首先介绍了光纤陀螺的工作原理和捷联式惯性导航系统的基本原理,详细分析比较了姿态更新算法,并选用高效且易于实现的四元数法,采用四阶龙格-库塔算法来求解方程。研究了用于初始方位标定的多次二位置寻北算法,其具有精度高、寻北时间短和漂移误差小等优点。本文重点完成了数据采集单元的研究设计。对光纤陀螺和加速度计数据采集的精度是影响导航系统性能的重要因素之一,因此对数据采集单元的性能和抗干扰性有很高的要求。为此设计两套数据采集方案:一是由同步V/F转换器AD652构成的V/F转换方案;二是由高精度的16位模数转换器AD676构成的A/D采样方案。最后通过寻北实验选定了性能更加优异的A/D采样方案。系统以主控制处理器DSP芯片TMS320F2812和协处理器FPGA芯片XCS20XL作为电路控制核心,以工控机PC104作为导航计算机。分别设计了DSP和FPGA相关硬件电路以及串行通信电路部分,并且完成PC104程序、DSP程序和FPGA程序的设计。最后完成全周寻北实验、高低温寻北实验、姿态精度实验和车载导航实验,结果证明所设计系统的性能完全符合要求。
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