本文關(guān)鍵詞：基于ADuC7026的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)因其采用數(shù)學(xué)平臺(tái)計(jì)算導(dǎo)航坐標(biāo)系而得名,它的慣性測(cè)量元件直接固連在運(yùn)載體上,相對(duì)工作環(huán)境惡劣。因此深入研究高精度高性能的姿態(tài)解算算法和速度位置解算算法,是保證運(yùn)載體具有高導(dǎo)航精度的關(guān)鍵。本文從理論推導(dǎo)與軟硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行了捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的研究。本文針對(duì)傾轉(zhuǎn)四旋翼飛行器的導(dǎo)航問(wèn)題,提出了以捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為核心的總體設(shè)計(jì)方案,在具體實(shí)現(xiàn)上選擇四元數(shù)法為核心計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上,提出了一種應(yīng)用在嵌入式平臺(tái)上的改進(jìn)的姿態(tài)解算算法和運(yùn)載體速度與位置解算算法,并在以ADuC7026微處理器為核心的運(yùn)算平臺(tái)上編寫(xiě)了該算法的解算程序�；贏DuC7026處理器和MPU6050傳感器,設(shè)計(jì)了一個(gè)捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件電路。其中包括傳感器電路、微處理器電路和輸出顯示電路三個(gè)電路模塊。同時(shí)對(duì)電源電路和通訊接口電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì),并以此為基礎(chǔ)搭建了一個(gè)捷聯(lián)慣導(dǎo)平臺(tái)用于實(shí)驗(yàn)測(cè)試。在捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面,提出了一種捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。主程序采用兩層嵌套循環(huán),內(nèi)循環(huán)用于運(yùn)算處理數(shù)據(jù),外循環(huán)用于輸出顯示結(jié)果。此外,設(shè)計(jì)了傳感器濾波函數(shù)、四元數(shù)計(jì)算函數(shù)和位置解算函數(shù)等程序。為了驗(yàn)證本文研究設(shè)計(jì)的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的有效性,首先運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)改進(jìn)后的算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。其次,使用搭建的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航平臺(tái)進(jìn)行了靜止?fàn)顟B(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了方案的有效性。
【關(guān)鍵詞】：捷聯(lián)慣導(dǎo) 四元數(shù) ADuC7026 數(shù)字信號(hào)處理
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V249.322
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景及意義8-10
• 1.1.1 課題研究背景8-9
• 1.1.2 課題研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容11-13
• 第2章 嵌入式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)化算法研究13-34
• 2.1 引言13
• 2.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案13-15
• 2.2.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)類(lèi)型的選擇13-14
• 2.2.2 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案14-15
• 2.3 姿態(tài)解算算法的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及解算15-23
• 2.3.1 四元數(shù)算法基礎(chǔ)16-17
• 2.3.2 四元數(shù)微分方程及其解算17-19
• 2.3.3 改進(jìn)的四元數(shù)優(yōu)化算法19-23
• 2.4 改進(jìn)的速度與位置解算優(yōu)化算法23-30
• 2.4.1 速度解算改進(jìn)算法24-26
• 2.4.2 位置解算改進(jìn)算法26-30
• 2.5 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的修正30-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于ADUC7026的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)34-41
• 3.1 引言34
• 3.2 硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-35
• 3.3 微控制器的選擇及其電路設(shè)計(jì)35-38
• 3.3.1 微控制器的選擇35
• 3.3.2 以ADu C7026為核心的總體電路設(shè)計(jì)35-38
• 3.4 MPU6050的傳感器數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)38-39
• 3.5 ST7735S液晶顯示電路設(shè)計(jì)39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于ADUC7026的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-42
• 4.3 軟件平臺(tái)及主程序設(shè)計(jì)42-44
• 4.3.1 編譯軟件平臺(tái)Keil42-43
• 4.3.2 主程序設(shè)計(jì)43-44
• 4.4 子程序設(shè)計(jì)44-54
• 4.4.1 傳感器數(shù)據(jù)的采集及濾波程序設(shè)計(jì)44-47
• 4.4.2 陀螺儀和加速度計(jì)的互補(bǔ)濾波設(shè)計(jì)47-49
• 4.4.3 四元數(shù)的計(jì)算程序設(shè)計(jì)49-50
• 4.4.4 四元數(shù)的歸一化程序設(shè)計(jì)50-52
• 4.4.5 速度與位置解算程序設(shè)計(jì)52-53
• 4.4.6 液晶顯示程序設(shè)計(jì)53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 仿真實(shí)驗(yàn)分析55-58
• 5.2.1 初始條件設(shè)定55
• 5.2.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)55-56
• 5.2.3 仿真結(jié)果及分析56-58
• 5.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果58-61
• 5.3.1 靜止?fàn)顟B(tài)誤差實(shí)驗(yàn)59-60
• 5.3.2 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68

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本文編號(hào)：968311