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嵌入式载体姿态测量系统研制

收藏本文 2024-04-09 点赞:30922 浏览:144064 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:载体姿态测量系统是指利用导航卫星技术测定载体(航天器、飞机、船舶等)的姿态(航向角、俯仰角和横滚角),它是航空、航天、航海以及陆地导航中的关键技术,其在军事、民用、商用等诸多领域广阔的应用前景,已研究的热点。传统的载体姿态测量技术是指利用高精度陀螺和加速度传感器等惯性传感器件来实现,但方法技术难度大、设备昂贵,数据漂移严重、累积误差大。,GPS技术的发展,基于GPS载波相位差分技术的姿态测量技术已GPS一个的研究领域。布置在载体上的GPS天线,测得GPS信号的载波相位并差分处理,就可以载体的姿态。围绕GPS载波相位差分技术,研究了GPS姿态测量的理论方法,并设计实现了嵌入式的姿态测量系统。研究的主要内容及创新之处在于:(1)研究了整周模糊度的求解。在基于载波相位差的载体姿态测量中,相位双差整周模糊度的求解是和难点,对整周模糊度的求解算法了研究,了利用蚁群进化算法求解整周模糊度的方法。(2)研究了惯性测量作为辅助测姿的方法。利用惯性测姿的结果提高GPS载体姿态测量的响应速度。在实际物理环境中,GPS信号受天气、地理等因素干扰,会出现GPS信号质量差、接收困难等不利因素。在GPS信号较弱被遮挡情况下,惯性测姿模块,以保证测姿的稳定性和鲁棒性。(3)研究了姿态测量的硬件系统设计方案。TI公司高精度浮点型32位DSP处理器TMS320C6747作为GPS姿态测量算法处理核心;Atmel公司的8位低功耗微处理器Atmega128L单片机作为惯性测姿和人机接口处理核心;双核结构共同完成姿态角计算和,及定位、授时的。关键词:载体姿态测量系统论文GPS论文载波相位论文蚁群进化算法论文整周模糊度论文

    摘要5-6

    Abstract6-7

    致谢7-12

    章 绪论12-17

    1.1 引言12-13

    1.2 研究背景和13-14

    1.3 国内外研究现状和发展趋势14-15

    1.4 的主要研究内容和章节安排15-17

    章 GPS 技术概述17-30

    2.1 GPS 概述17-19

    2.2 GPS 载波相位差分技术19-21

    2.3 GPS 卫星信号误差源分析21-23

    2.3.1 卫星信号源误差21-22

    2.3.2 卫星传播途径误差22-23

    2.3.3 卫星接收机误差23

    2.4 GPS 差分原理23-26

    2.4.1 载波相位观测方程24

    2.4.2 单差法24-25

    2.4.3 双差法25-26

    2.4.4 三差法26

    2.5 GPS 载体姿态测量原理26-29

    2.6 WGS-84 到LLS 的转化29

    2.7 小结29-30

    章 GPS 信号及处理30-36

    3.1 引文30

    3.2 接收机输出数据的结构30-31

    3.3 载体姿态测量所需数据提取31-35

    3.4 姿态测量的35

    3.5 小结35-36

    章 基于蚁群进化算法的整周模糊度求解36-49

    4.1 引文36

    4.2 整周模糊度求解常用方法36-39

    4.2.1 基于测量域的整周模糊度求解37

    4.2.2 基于观测域的整周模糊度求解37

    4.2.3 基于位置域的整周模糊度求解37-39

    4.2.4 基于模糊度空间的整周模糊度搜索39

    4.3 基于蚁群进化算法的整周模糊度求解39-45

    4.3.1 蚁群进化算法介绍40

    4.3.2 利用整数最小二乘估计法求解基线矢量40-41

    4.3.3 基于ACEA 的整周模糊度搜索方法41-44

    4.3.4 惯性测姿对GPS 测姿的辅助44

    4.3.5 算法伪代码描述44-45

    4.4 算法实验45-48

    4.5 小结48-49

    第五章 嵌入式载体姿态测量系统的设计49-62

    5.1 系统设计49

    5.2 系统硬件设计49-57

    5.2.1 惯性测姿模块设计50-51

    5.2.2 GPS 测姿模块设计51

    5.2.3 处理器模块51-55

    5.2.4 数字倾角仪模块55

    5.2.5 串口通信模块55-56

    5.2.6 人机接口模块56

    5.2.7 电源模块56-57

    5.3 系统软件设计57-61

    5.4 小结61-62

    第六章 总结和展望62-64

    6.1 的工作总结62

    6.2 工作的展望62-64

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