mimu%2fgps%2f电子罗盘组合导航系统关键技术的研究

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1、图书分类号V249.322密级非密注1UDC620硕士学位论文MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系关键技术研究蒋窍指导教师（姓名、职称）刘俊教授李杰副教授申请学位级别工学硕士专业名称测试计量技术及仪器论文提交日期2012年4月23日论文答辩日期2012年6月1日学位授予日期年月日论文评阅人年夫顺马珺答辩委员会主席年夫顺2012年6月5日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和

2、集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系统关键技术研究摘要现代战争的高技术特点表明，武器打击的精确化已成为其在

3、未来高新技术战场上发展的必然趋势，强对抗技术的复杂战场迫切需求大量高精度的导航制导武器；智能交通管理系统等民用领域也迫切需要低成本、高可靠性、精度适中的组合导航系统，这些迫切需求促使组合导航系统不断朝着低功耗、低成本、小体积的方向发展，MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系统正是在这种背景下提出的。本文以DSP+FPGA电路为组合导航系统硬件载体，利用联邦卡尔曼滤波算法将MIMU、GPS、电子罗盘最优组合、形成优势互补，构成一套具有低功耗、低成本、高可靠性、多冗余度的组合导航系统。首先，分别对MIMU、GPS、电子罗盘的工作原理进行了分析，设计了系统总体方案；分析了MIMU、GPS

4、、电子罗盘误差产生机理，建立了对应的数学模型。并针对电子罗盘误差模型及特点，提出了一种基于椭球拟合的电子罗盘现场快速标定补偿方法，并通过转台试验验证了该方法的正确性、有效性。然后，设计了基于MIMU/GPS/电子罗盘的联邦滤波器。在统一坐标系的基础上，提出了基于卡尔曼滤波技术的初始对准方法，引入电子罗盘辅助测姿完成系统粗对准，再用卡尔曼滤波算法进行精对准，进一步提高系统滤波精度。针对本系统高精度、高容错性的实际应用要求，设计了无重置式速度、位置、姿态分别组合的联邦卡尔曼滤波算法，各子滤波器独立工作，没有反馈重置带来的相互影响，保证了系统最高的容错性能。最后，搭建了DSP+FPGA

5、双核嵌入式组合导航电路。利用FPGA丰富的逻辑资源进行精确的时序控制，以GPS接收机输出的1PPS秒脉冲信号作为时间同步标签，通过数据外推算法，实现MIMU、GPS、电子罗盘的同步采集。利用DSP作为信息融合中心，进行位置姿态实时解算、滤波算法以及上位机通信。DSP、FPGA相互配合、协调工作，共同完成导航解算任务。仿真试验和实地跑车试验表明，MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系统能满足系统的实际应用需求，具有成本低、体积小、精度高、容错性高等特点，为今后进一步开展MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系统的实验研究奠定了基础。关键词：组合导航，初始对准，信息融合，联邦滤波，导航电路

6、中北大学学位论文KeyTechnologyResearchonIntegratedNavigationSystemBasedonMIMU/GPS/ElectronicCompassAbstractThehigh-techfeaturesofmodernwarsindicatethattheprecisionofammunitionstrikehasbecometheinevitabletrendoffuturehigh-techweaponsdevelopment.Alargenumberofnavigation-guidedweaponsareurgentlyneededint

7、hecomplexbattlefieldofstrongtechnicalconfrontation.Meanwhile,theintegratednavigationsystemswithlowcost,highreliabilityandmoderateprecisionarealsourgentlyneededintheintelligenttrafficmanagementsystemandothercivilianareas.Theaboveurgentdemandsp