舰载机惯性组合导航系统数字仿真器设计

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1、学校代码10406分类号V249.3密级非涉密学号120085208008题目舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器设计作者王晓飞学科、专业电子与通信工程指导教师张胜、徐景硕申请学位日期2015年6月I学校代码：10406分类号：V249.3学号：120085208008南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器设计硕士研究生：王晓飞导师：张胜、徐景硕申请学位级别：硕士学科、专业：电子与通信工程所在单位：信息工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学IIIDesignofInertial/IntegratedNaviga

2、tionSystemDigitalSimluatorofCarrier-basedAircraftADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnElectronicandCommunicationEngineeringbyWangXiao-feiUndertheSupervisionofProf.ZhangSheng,XuJing-shuoCollegeofInformationandEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015V摘要基于捷联式惯性

3、导航系统（SINS）和全球导航卫星系统（GNSS）构成的组合导航系统已成为舰载飞机最主要的导航系统。从成本和易于实现的角度出发，利用计算机仿真技术开发舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器，模拟其对准过程和动态环境下导航数据输出，是在实验室环境下研究惯导系统对准、分析导航系统性能、实现综合航电交联测试等实验课题的重要手段。本文以舰载机导航系统为研究对象，利用VC++软件开发平台完成舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器的设计。论文的主要研究工作及创新点包括：1．首先对舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器进行结构设计，然后对仿真器的功能性需求进行了详细分析，在此基础上，对仿真器

4、的功能模块进行了详细划分。2．建立惯性器件和GNSS误差模型，并对惯性导航系统的姿态、速度和位置结算算法进行简化，设计便于编程实现的惯性/组合导航系统数学模型。同时，针对舰载机捷联惯导系统快速传递对准问题，设计改进了速度加姿态匹配和角速度加比力匹配两种传递对准组合匹配方案。3．基于“模块化设计”，将舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器划分为六个模块，在VC++.NET开发平台下，并引进OpenGL开放型图形库，用C++/CLI编程技术完成了舰载机惯性/组合导航系统数字仿真器设计。设计了仿真器的各个功能模块、软件总体流程；完成了传递对准、纯SINS、纯GNSS、SINS

5、/GNSS组合导航系统的仿真；设计了直观且易于操作的座舱导航多功能显示器。4．在软件设计方法上，采用面向对象编程技术和多线程、动态链接库计算，降低了系统的耦合度，提高了系统运行的速度，实现了软件的可复用性、可维护性和可扩展性；基于UDP网络通信的Socket套接字的使用，使不同仿真设备的数据共享更加流畅，实现了仿真器数据的传输网络化。5．利用仿真器完成不同惯性器件精度、不同对准方式、不同导航模式的导航系统仿真，并对仿真结果进行分析。导航结束后，根据误差统计方法计算纯SINS、组合导航工作模式下的姿态、速度和位置精度。关键词：舰载机，组合导航系统，仿真系统，模块化设计

6、，UDPIABSTRACTThenavigationsystembasedconsistingofInertialNavigationSystem(SINS)andtheGlobalNavigationSatelliteSystem(GNSS)hasbecomethemainnavigationsystemofthecarrier-basedaircraft.TheuseofcomputersimulationtechnologytodevelopaircraftcarrierINS/navigationsystemdigitalsimulation,analogo

7、utputunderitsnavigationdataalignmentprocessanddynamicenvironment,achievinginertialnavigationsystemalignmentexperiments,navigationsystemperformanceanalysis,integratedavionicstestandotherimportantmeansofexperimentalsubjects.Inthispaper,westudycarrier-basedaircraftnavigationsystem,andus