姿態(tài)測(cè)量是制導(dǎo)炮彈實(shí)現(xiàn)精確打擊目標(biāo)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),姿態(tài)測(cè)量的精度直接影響到炮彈制導(dǎo)的精度。因此姿態(tài)解算算法的分析和姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)便成為研究制導(dǎo)炮彈導(dǎo)航制導(dǎo)的重要環(huán)節(jié)。本文選用陀螺儀和地磁傳感器研究設(shè)計(jì)了一種組合測(cè)量制導(dǎo)炮彈的飛行姿態(tài)的方案,并基于DSP處理器完成了姿態(tài)解算單元的軟硬件設(shè)計(jì)。本文首先介紹了陀螺儀和地磁傳感器測(cè)量姿態(tài)的基本原理,針對(duì)陀螺儀,深入分析了圓錐運(yùn)動(dòng)下等效旋轉(zhuǎn)矢量法,選用基于角速率和角增量的改進(jìn)算法;針對(duì)地磁傳感器,選用非正交的兩個(gè)單軸地磁傳感器的安裝方式,在極值比值法的基礎(chǔ)上提出精度更高的積分比值法。然后介紹了地磁陀螺儀的組合測(cè)姿算法,利用地磁數(shù)據(jù)解算出的滾轉(zhuǎn)角信息對(duì)陀螺儀漂移誤差進(jìn)行補(bǔ)償。最后詳細(xì)介紹了基于TMS320F2812處理器的姿態(tài)解算單元的軟硬件設(shè)計(jì),硬件設(shè)計(jì)包括最小系統(tǒng)電路、片外RAM模塊電路以及通信模塊電路;軟件設(shè)計(jì)包括了總體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通信模塊以及姿態(tài)解算模塊的程序設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)仿真表明該方案具有可行性和較高的精度。本文針對(duì)高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的制導(dǎo)炮彈研究和探索了一種傳感器組合測(cè)姿方案,利用陀螺儀和地磁傳感器互補(bǔ)的特性,大大提高系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性,故該方案... 

【文章來(lái)源】：南京理工大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 彈體姿態(tài)測(cè)量方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
2 測(cè)姿系統(tǒng)理論概述
    2.1 常用坐標(biāo)系
    2.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換及姿態(tài)角
    2.3 陀螺儀測(cè)量原理及選型
        2.3.1 陀螺儀分類(lèi)及工作原理
        2.3.2 本文選用的彈載陀螺儀
    2.4 地磁測(cè)量原理及選型
        2.4.1 地磁場(chǎng)基本理論
        2.4.2 地磁傳感器分類(lèi)及測(cè)姿原理
        2.4.3 本文選用的地磁傳感器
    2.5 本章小結(jié)
3 高動(dòng)態(tài)捷聯(lián)慣導(dǎo)姿態(tài)算法及仿真
    3.1 四元數(shù)法與旋轉(zhuǎn)矢量法
        3.1.1 四元數(shù)法
        3.1.2 四元數(shù)的初始化和規(guī)范化處理
        3.1.3 旋轉(zhuǎn)矢量法
    3.2 錐運(yùn)動(dòng)環(huán)境下的旋轉(zhuǎn)矢量?jī)?yōu)化算法
        3.2.1 經(jīng)典圓錐運(yùn)動(dòng)
        3.2.2 精度準(zhǔn)則
    3.3 基于角增量的旋轉(zhuǎn)矢量法
    3.4 基于角速率的旋轉(zhuǎn)矢量法
        3.4.1 基于角速率的雙子樣旋轉(zhuǎn)矢量算法
        3.4.2 基于角速率的圓錐運(yùn)動(dòng)優(yōu)化算法
    3.5 改進(jìn)的等效旋轉(zhuǎn)矢量算法
    3.6 圓錐運(yùn)動(dòng)環(huán)境下的算法仿真
    3.7 本章小結(jié)
4 地磁傳感器姿態(tài)算法設(shè)計(jì)
    4.1 磁傳感器姿態(tài)測(cè)量的算法原理
    4.2 磁傳感器俯仰角算法
        4.2.1 極值比值法求解俯仰角
        4.2.2 積分比值法求解俯仰角
    4.3 地磁傳感器滾轉(zhuǎn)角算法
    4.4 地磁測(cè)姿仿真
    4.5 本章小結(jié)
5 陀螺地磁組合姿態(tài)測(cè)量算法設(shè)計(jì)及仿真
    5.1 陀螺儀與地磁傳感器組合姿態(tài)算法
        5.1.1 初始姿態(tài)角解算方法
        5.1.2 實(shí)時(shí)姿態(tài)角解算方法
    5.2 彈道及姿態(tài)算法仿真
        5.2.1 生成彈道及彈體姿態(tài)數(shù)據(jù)
        5.2.2 生成傳感器器件數(shù)據(jù)
        5.2.3 姿態(tài)解算算法仿真
    5.3 本章小結(jié)
6 基于DSP的姿態(tài)解算單元軟硬件設(shè)計(jì)
    6.1 姿態(tài)解算單元硬件設(shè)計(jì)
        6.1.1 TMS320F2812芯片介紹
        6.1.2 最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
        6.1.3 片外RAM模塊設(shè)計(jì)
        6.1.4 通信模塊電路設(shè)計(jì)
    6.2 姿態(tài)解算單元軟件設(shè)計(jì)
        6.2.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境
        6.2.2 姿態(tài)解算單元軟件總體設(shè)計(jì)
        6.2.3 數(shù)據(jù)接收驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)
        6.2.4 姿態(tài)解算模塊軟件設(shè)計(jì)
        6.2.5 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊軟件設(shè)計(jì)
    6.3 測(cè)姿系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        6.3.1 上位機(jī)串口軟件
        6.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.4 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[5]制導(dǎo)炮彈飛行姿態(tài)的陀螺/磁阻傳感器組合測(cè)量方法研究[D]. 韓艷.南京理工大學(xué) 2010
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[8]基于DSP的激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)方法研究[D]. 李同安.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007



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