捷联导航算法的研究与实现

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文捷联导航算法的研究与实现姓名：刘柱申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：郝燕玲20040101哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要捷联惯导系统是组合导航系统中最重要的子系统，捷联导航算法是捷联惯导系统中的核心环节。本文以莱项国家重大基础安全项目的部分研究内容为背景，主要研究水下潜器用捷联惯性导航算法中的姿态更新算法和速度更新算法以及捷联导航系统软件的实现。主要工作如下：1．研究了基于四元数和基于旋转矢量的姿态更新算法。重点研究基于旋转矢量姿态算法中圆锥项补偿的问题，推导优化圆锥补偿算法和计算机上易于实现的递推补偿算法，

2、对各种算法的补偿性能做了详细仿真分析。2．研究了速度更新算法中的比力转换算法，分析其中的速度旋转补偿和划船项补偿，对划船项补偿算法补偿系数选择作了详细研究，并在划船环境下对各种算法进行了仿真分析。3．完成了捷联算法在嵌入式实时操作系统VxWorks环境下的实现，对捷联算法进行任务划分，任务优先级排序和任务间通信机制的确定。利用面向对象可视化软件建模工具RationalRose，对捷联软件系统进行UML图形化建模，通过Rose提供的双向工程(ForewordEngineering&ReverseEngineering)迭代生成了捷联软件系统，完成了捷联软

3、件系统的静态、车载、湖试试验。关键词：捷联惯导；圆锥补偿；划船补偿：VxWorks：RationalRosesUML哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTStrapdownInertialNavigationSystem(SINS)isthemostimportantsubsystemintheintegratednavigationsystem．SINSalgorithmisthekeypartofSINS．Underanationalgreatfoundationsafeproject，thisdissertationmainlystudies

4、attitudeintegralalgorithmandvelocityintegralalgorithmofSINSalgorithmforUnderwaterVehicle．alsorelizesthewholeSmSsoftware．11letasksareasfollows：1．Studyonattitude—updatingalgorithmbasedonquaternionandrotationvector．Keyresearchisonthebasisofconingcompensationinthecouseofupdatingther

5、otationvector．OptimalN-samplerotationvectoralgorithmandrecurrentalgorithmaleproposed．Havebeenpublishedthecompensationperformanceofdifferentalgorithmsandmakeemulationtoanalyse．2．Studyonvelocity-updatingalgorithm，especiallyonspecificforcetransferringalgorithm．Rotationcompensationa

6、ndscullingcompensationaleanalyzed．Studyingtheproblemofcoefficientchoosingindetailandmakingvariouskindsofalgorithmemulationundertheenvironmentofsculling。Puttingforwardthecompensationalgorithmwithpracticalprojeet．3．SINSalgorithmisrealizedundertheenviromentofembeddedRTOS-一VxWorks．C

7、arryingontaskdividing,determiningtaskpriorityandchoosingareasonabletaskcommunicationmechanism．UtilizingadvancedOOsoftwaremodelingtool一一RationalRosebasedonUMLlanguage，SINSsoftwaresystemiscreatediterativelybymeansofBidirectionalEngineerin铲40reword&ReverseEngineering．Keywords：SINS；

8、Coning；Sculling；VxWorks；RationalRose；UML哈尔滨工程大学