低成本长航时自主导航系统的设计与仿真

论文摘要

随着现代导航技术的发展，飞行载体和武器对导航系统的性能和精度方面的要求越来越高，与此同时应用领域还要求长时间导航的具有可靠的准确性、冗余性和容错性。为了实现较高精度的中远程导航，本文提出了一种低成本长航时自主导航系统——多普勒雷达/光纤惯导组合导航。本论文按照软件开发的规范流程，首先介绍了开发组合导航系统所需要的理论和技术，对捷联惯性导航系统原理进行研究，建立了惯性测量装置与雷达系统的误差模型，并运用Kalman滤波对其组合系统进行数据融合。在此基础上对整个系统进行了详细的需求分析，包括详细描述了系统应用背景，严格定位了系统目标，进而确定了系统的运行环境，着重分析了系统的功能需求和系统的性能需求；系统的设计阶段，主要是进一步的设计了系统的架构，各个功能模块的详细设计和监控软件的详细设计；系统的实现阶段，主要是介绍一下各个模块和监控软件实现的具体技术和方法，然后结合程序界面具体说明实现情况；在系统测试阶段，通过多次的地面跑车试验证明，本文提出的导航系统能够实时，准确的提供多种导航数据，实现了最初设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本文内容
• 1.4 章节安排
• 第二章 相关理论介绍
• 2.1 引言
• 2.2 捷联惯性导航系统基本算法编排
• 2.3 DOPPLER/SINS 组合结构设计
• 2.3.1 Doppler/SINS 组合模式设计
• 2.3.2 Doppler/SINS 组合滤波器设计
• 2.3.3 Doppler/SINS 组合系统的估计方法
• 2.3.4 Doppler/SINS 组合系统滤波状态选择
• 2.4 DOPPLER/SINS 组合算法的设计
• 2.4.1 速度组合模式下的状态方程和观测方程
• 2.4.2 系统离散化及 Kalman 滤波方程
• 2.5 本章小结
• 第三章 多普勒雷达/光纤惯导组合导航系统需求分析
• 3.1 项目概述
• 3.1.1 系统的背景
• 3.1.2 系统的目标
• 3.1.3 系统运行环境
• 3.2 功能需求
• 3.2.1 系统初始化功能需求
• 3.2.2 开启多普勒雷达功能
• 3.2.3 获取外部数据功能
• 3.2.4 自检测功能
• 3.2.5 惯导解算与数据融合算法功能需求
• 3.2.6 数据监测功能需求
• 3.3 系统指标分析
• 3.3.1 可靠性分析
• 3.3.2 可扩展性分析
• 3.4 系统性能需求
• 3.5 本章小结
• 第四章 多普勒雷达/光纤惯导组合导航系统设计
• 4.1 系统概要设计
• 4.1.1 系统概述
• 4.1.2 系统架构设计
• 4.2 导航计算机功能模块详细设计
• 4.2.1 主程序框架
• 4.2.2 自检测模块设计
• 4.2.3 系统初始化模块设计
• 4.2.4 开启多普勒雷达模块设计
• 4.2.5 惯导解算模块设计
• 4.2.6 信息融合模块设计
• 4.3 上位机监控软件设计
• 4.3.1 VC++串口控件初始化
• 4.3.2 串口控件事件的响应
• 4.3.3 导航数据在计算机上的处理
• 4.4 本章小结
• 第五章 多普勒雷达/光纤惯导组合导航系统实现
• 5.1 DSP 代码开发流程概述
• 5.2 系统初始化模块的实现
• 5.3 惯导解算模块的实现
• 5.4 信息融合模块的实现
• 5.5 上位机监控软件实现
• 5.5.1 串口设置实现
• 5.5.2 发送控制信号的实现
• 5.5.3 显示数据的实现
• 5.6 本章小结
• 第六章 多普勒雷达/光纤惯导组合导航系统测试
• 6.1 引言
• 6.2 试验系统组成及试验步骤
• 6.3 试验结果及分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论和展望
• 7.1 本论文研究总结
• 7.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献