论文题目: GPS单天线测姿系统研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 精密仪器及机械
作者: 王辉
导师: 王惠南
关键词: 单天线,嵌入式,姿态,接收机
文献来源: 南京航空航天大学
发表年度: 2005
论文摘要: 载体的姿态参数是导航系统中的重要参数,以往大都采用惯性导航系统来确定飞行器的姿态。惯性导航系统已经发展了几十年的时间,技术成熟而且精度高,但存在体积大、价格昂贵等缺点。这些缺点限制了它在小型测姿系统领域的应用。本课题中所研究的基于单天线 GPS 的测姿方法是近几年来才兴起的技术,该方法简单易行,在小型飞行器姿态测量领域具有实际应用价值。 首先,本论文中阐述了利用单天线 GPS 测姿的基本原理,建立了数学模型并推导了相关的公式;并论证了利用单天线 GPS 测量飞行器姿态的可行性;还分析了影响姿态精度的各种误差因素。 其次,在理论分析的基础上设计并实现了基于嵌入式系统的测姿方案:搭建了硬件平台,该硬件平台包括处理器、存储器、串行接口等;移植了 uClinux操作系统以增强实时数据处理能力并使系统易于扩展,编写了该系统的数据采集和控制程序。本系统的工作原理是:处理器通过通讯接口设置 GPS 接收机的工作模式及初始状态,接收机进入工作状态以后,向处理器发送数据,这些数据经过滤波和姿态解算之后得出载体的姿态信息。 最后,在实验数据的基础上利用软件进行了仿真,仿真结果表明,该单天线 GPS 测姿系统精度较高,满足常规姿态测量的需求。 本课题所研究的这种 GPS 单天线测姿方法,没有采用传统的陀螺仪测姿理论,目的是探索一种新的低成本的测姿方案。本文在理论分析的基础上设计了完整的测姿系统,该系统体积小、成本低、重量轻、结构简单,为轻型机、无人机和直升机的姿态测量提供了高性价比的姿态测量系统,具有广阔的应用前景。
论文目录:
图、表清单
注释表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外发展概况
1.3 课题来源及本文的主要内容
第二章 GPS 系统原理
2.1 引言
2.2 GPS 系统结构
2.2.1 空间星座部分
2.2.2 地面监测部分
2.2.3 用户设备部分
2.3 GPS 信号
2.3.1 伪码测距
2.4 导航电文
2.4.1 基本组成
2.4.2 导航电文的内容
2.5 接收设备
2.5.1 接收机结构
2.5.2 数据格式
2.5.3 通讯方式及命令字
2.6 小结
第三章 单天线 GPS 姿态确定原理
3.1 引言
3.2 利用多天线 GPS 确定载体姿态的原理
3.3 利用单天线 GPS 确定载体姿态的原理
3.3.1 传统姿态分析
3.3.2 伪姿态算法
3.3.3 滤波算法
3.3.4 求解速度和加速度
3.4 系统误差来源分析及消除方法
3.4.1 与卫星时钟有关的误差
3.4.2 与卫星信号传播有关的误差
3.4.3 与接收设备相关的误差
3.5 小结
第四章 操作系统移植的实现
4.1 引言
4.2 嵌入式操作系统的选择
4.3 实现步骤
4.3.1 内核结构分析
4.3.2 系统各部分的作用
4.4 开发平台的搭建
4.5 内核修改
4.6 编译UCLINUX 内核
4.7 BOOTLOADER 的实现
4.7.1 简介
4.7.2 实现步骤
4.7.3 主要功能分析
4.8 小结
第五章 系统实现
5.1 引言
5.2 系统结构
5.2.1 通讯部分
5.2.2 存储部分
5.2.3 FLASH 存储器接口电路
5.2.4 SDRAM 接口电路
5.2.5 显示电路
5.2.6 电源电路
5.3 系统软件实现
5.3.1 驱动软件
5.3.2 应用软件
5.3.3 系统中添加应用程序
5.4 小结
第六章 仿真结果和结论
6.1 引言
6.2 GPS 数据分析
6.3 在螺旋上升情况下的姿态分析
6.4 伪姿态与传统姿态角的对比
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 课题展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
发布时间: 2005-07-08
参考文献
- [1].GPS在无人机上的应用[D]. 武丽敏.天津大学2012
- [2].北斗/GPS组合RAIM算法研究[D]. 杨福霞.沈阳航空航天大学2018
- [3].基于差分GPS的捷联惯导系统误差标定技术研究[D]. 王明杰.北京理工大学2016
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