分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)技術研究與實現(xiàn).pdf

1、船舶由于諸多原因引起的自身結構變形不可避免地影響了船載觀測設備的使用精度。隨著慣性技術的日趨成熟、微型/小型化捷聯(lián)基準的開發(fā)和光纖布拉格光柵傳感器應用的蓬勃發(fā)展，采用主慣導、局部姿態(tài)基準、光纖布拉格光柵傳感器輔助測量系統(tǒng)、綜合信息處理裝置以及多級分布的網(wǎng)絡結構構成分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)，通過信息融合技術，完成對艦船結構變形量的推算和估計，對有效減少或消除結構變形的影響從而提高載體上設備使用精度無疑是合理的選擇方案。目前局部基準普遍采用捷聯(lián)式

2、。捷聯(lián)式姿態(tài)基準系統(tǒng)是捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)的重要分支，由于其中省去了機電式實體工作平臺，其體積、重量和成本都比平臺式慣性系統(tǒng)大為降低，而可靠性則大為提高，在維護使用上也帶來了很多方便。捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)是隨著慣性器件的發(fā)展而發(fā)展的，陀螺儀是系統(tǒng)中的關鍵測量元件，它的精度和性能是影響系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性的主要因素之一。光纖陀螺儀(FOG)由于其諸多優(yōu)勢很好地滿足了分布式系統(tǒng)中局部基準關于機動性強、精度要求高、壽命長、可靠性高和可維護性好等要求；近

3、年來隨著微電子技術的發(fā)展，微慣性器件為捷聯(lián)姿態(tài)基準的低成本和小型化提供了可能。 本文從分布式捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)入手，提出了分布式系統(tǒng)的總體方案，然后從軟硬件兩方面對捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)進行了研究。研究的主要內(nèi)容集中在以下幾個方面： 1．討論了分布式捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)的總體方案，給出系統(tǒng)的硬件配置。 2．由于捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)是以“數(shù)學平臺”代替平臺系統(tǒng)中的機電實體平臺，所以捷聯(lián)計算機系統(tǒng)是整個捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)的核心和關鍵。

4、采用了基于DSP和基于PC104總線的兩種導航計算機系統(tǒng)硬件方案，詳細介紹了基于DSP的捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)的導航計算機、IMU數(shù)據(jù)采集和內(nèi)外部數(shù)據(jù)通訊的設計，給出了基于PC104的導航計算機系統(tǒng)的硬件配置。 3．為了簡化導航系統(tǒng)軟件的編寫思路，實時地實現(xiàn)系統(tǒng)所要完成的各個功能，實現(xiàn)軟件的模塊化，提高軟件的可靠性、可維護性、共享性和繼承性，采用實時多任務系統(tǒng)軟件結構完成導航系統(tǒng)軟件設計，為此討論了基于VxWorks實時多任務操作系統(tǒng)

5、的導航軟件體系結構。 4．采用模塊化設計方法完成捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)的軟件設計，把系統(tǒng)軟件分成誤差補償模塊、初始對準模塊、姿態(tài)更新模塊、導航參數(shù)解算模塊和在線校正模塊。 5．在完成了基于PC104總線捷聯(lián)導航計算機系統(tǒng)設計與配置的基礎上，完成基于光纖陀螺的捷聯(lián)姿態(tài)基準和基于微機械的捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)兩型實驗室樣機的研制，對樣機進行了系統(tǒng)實驗，實驗結果表明：兩型實驗樣機設計方案正確可行：基于光纖陀螺的捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)達到了預期設