分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、船舶由于諸多原因引起的自身結(jié)構(gòu)變形不可避免地影響了船載觀測設(shè)備的使用精度。隨著慣性技術(shù)的日趨成熟、微型/小型化捷聯(lián)基準(zhǔn)的開發(fā)和光纖布拉格光柵傳感器應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，采用主慣導(dǎo)、局部姿態(tài)基準(zhǔn)、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(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)，通過信息融合技術(shù)，完成對艦船結(jié)構(gòu)變形量的推算和估計(jì)，對有效減少或消除結(jié)構(gòu)變形的影響從而提高載體上設(shè)備使用精度無疑是合理的選擇方案。目前局部基準(zhǔn)普遍采用捷聯(lián)式

2、。捷聯(lián)式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)是捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的重要分支，由于其中省去了機(jī)電式實(shí)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(hù)使用上也帶來了很多方便。捷聯(lián)慣性導(dǎo)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(guān)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(zhǔn)關(guān)于機(jī)動性強(qiáng)、精度要求高、壽命長、可靠性高和可維護(hù)性好等要求；近

3、年來隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微慣性器件為捷聯(lián)姿態(tài)基準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)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(zhǔn)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(zhǔn)系統(tǒng)是以“數(shù)學(xué)平臺”代替平臺系統(tǒng)中的機(jī)電實(shí)體平臺，所以捷聯(lián)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個捷聯(lián)姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。

4、采用了基于DSP和基于PC104總線的兩種導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件方案，詳細(xì)介紹了基于DSP的捷聯(lián)姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、IMU數(shù)據(jù)采集和內(nèi)外部數(shù)據(jù)通訊的設(shè)計(jì)，給出了基于PC104的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件配置。 3．為了簡化導(dǎo)航系統(tǒng)軟件的編寫思路，實(shí)時地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要完成的各個功能，實(shí)現(xiàn)軟件的模塊化，提高軟件的可靠性、可維護(hù)性、共享性和繼承性，采用實(shí)時多任務(wù)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)完成導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，為此討論了基于VxWorks實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)

5、的導(dǎo)航軟件體系結(jié)構(gòu)。 4．采用模塊化設(shè)計(jì)方法完成捷聯(lián)姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，把系統(tǒng)軟件分成誤差補(bǔ)償模塊、初始對準(zhǔn)模塊、姿態(tài)更新模塊、導(dǎo)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(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與配置的基礎(chǔ)上，完成基于光纖陀螺的捷聯(lián)姿態(tài)基準(zhǔn)和基于微機(jī)械的捷聯(lián)姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)兩型實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)的研制，對樣機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：兩型實(shí)驗(yàn)樣機(jī)設(shè)計(jì)方案正確可行：基于光纖陀螺的捷聯(lián)姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期設(shè)