基于FPGA和DSP的MIMU/GPS组合导航系统设计

为满足MIMU/GPS组合导航系统小型化、低成本、低功耗、以及越来越高的精度要求,提出了一种基于FPGA和DSP技术为核心的MIMU/GPS组合导航系统设计。本系统采用低成本的MEMS陀螺仪和加数度计作为惯性测量单元,将FPGA与DSP二者结合起来完成导航解算任务,它们之间的数据交换可以通过双端口RAM实现。此方案可以提高系统的精度和稳定性,更好地满足系统实时性要求。     

一种肩扛式火箭弹GNC系统的设计、研制与实验研究

现代高技术战争迫切需求将常规武器进行制导化改造。为此设计并研制了一种基于MIMU（微惯性测量单元）,适用于单兵肩扛式火箭弹的低成本GNC（导航制导与控制）系统。从分析支架的结构强度和固有频率入手,改善MIMU在冲击和振动下的性能;针对肩扛弹发射准备时间短的要求,设计了快速初始对准和目标瞄准的方法;根据肩扛弹的特点设计了捷联导航解算和制导、控制的方法;并详细地介绍了控制系统校正的过程。最终通过实验表明本系统满足了设计要求。     

微惯性测量组合算法的优化

阐述了MIMU(micro—inertial measurement unit)定位定向系统原理．引入了四元数三阶泰勒展开递推式作为捷联惯导系统的姿态更新算法，并用程序进行算法仿真，为改进捷联惯导系统算法提供了参考依据。     

微型惯性测量组合标定技术

对微型惯性测量组合 (MIMU)的系统标定技术进行了研究 ,利用加速度计的静态输出 ,得出了初始安装角误差、零位偏差及标度因子的计算方法 ,详细介绍了各参数的测量原理及计算公式。从实际应用的角度出发 ,对加速度计零偏的实时计算方法、基座初始水平偏差的影响及横向灵敏度的影响进行了分析 ,得出了相应的数学模型及修正算法。在此基础上进行了一定距离姿态及位置测量试验 ,给出了试验结果。试验结果表明 ,位置测量精度可提高到 1～ 2 cm ;初始位置实时标定可得到与单独标定及预调整近似的结果     

自适应联合H∞滤波器及其在组合导航系统中的应用

研究了联合H∞滤波模型融合信息在各子滤波器中的分配原则,利用改进的Elman网络设计了信息分配系数自适应调节算法,给出了引用此算法的自适应联合H∞滤波器模型,并且给出了该模型的详细算法．MIMU／GPS／HMR组合导航系统的仿真结果表明,应用本文提出的自适应联合H∞滤波器实现了融合信息在各局部滤波器和主滤波器的自适应分配,提高了系统状态估计精度和滤波器解算速度．     

基于DSP的运动体姿态实时解算系统设计与仿真

针对姿态实时测量解算的需求,设计了基于DSP的运动体姿态实时解算系统的整体方案,并就方案中涉及的捷联算法、初始对准及修正算法、姿态角扩展方法做了比较详尽的分析。同时通过采用实际MIMU测量硬件对系统进行了初步验证实验,实验结果表明,算法正确,系统基本满足要求,为今后的进一步工程应用提供了研制基础。     

基于变分贝叶斯的容积H_∞滤波在无人船载低成本MIMU对准的应用

无人船在恶劣海况下对其船载低成本微机械惯性测量单元(micro inertial measurement unit, MIMU)进行初始对准,其精度不仅会受到海浪摇摆、浪涌等未知复杂干扰的影响,还会受传感器噪声的影响。针对这一问题,提出基于变分贝叶斯的H_∞滤波算法(variational Bayesian cubature H_∞ filter, VBCH),从而实现在系统噪声或状态方程不确定且系统噪声和量测噪声同时具有“时变”“厚尾”特性情况下的自适应鲁棒滤波。仿真实验表明,随着MIMU噪声的增大以及各项误差系数的不稳定性增强,系统噪声和状态方程逐渐变得不确定,基于卡尔曼滤波的自适应算法逐渐失效,而本文提出基于H_∞控制理论VBCH算法则能够继续保持一定的对准精度和算法鲁棒性：对无人船载低精度MIMU的天向对准精度达到1.5°,东向、北向对准精度能达到0.1°。满足无人船大失准角初始对准的要求,具有一定的应用价值。     

数字罗盘辅助实现MIMU静基座初始对准

针对低成本MIMU中MEMS陀螺精度低,不能独立完成初始方位对准的问题,提出了基于数字罗盘辅助实现MIMU粗对准,再利用UKF方法实现精对准的低成本MIMU初始对准方法。介绍了数字罗盘的基本原理、分析了航向误差的产生原因,给出了基于最小二乘法的误差补偿方案;设计了基于数字罗盘辅助MIMU的粗对准和基于UKF的非线性精对准方案,分析了粗对准精度,建立了包含航向角误差的非线性对准模型;MIMU初始对准仿真结果表明该方法具有满意的对准性能。     

旋转弹用微惯性测量组合数模混合信号采编系统设计

针对某型号旋转弹用微惯性测量组合实际应用需求,设计并实现了一种基于FPGA的大容量微惯性测量组合(MIMU)数据采编系统。以ADS8365采样转换模拟量,以MAX3490实现RS422接口信号电平转换。将MIMU输出的数据存储到FLASH存储器中,实现对弹体整个飞行过程中信息的准确采集。探讨了系统硬件电路搭建、时序逻辑控制设计方法,重点叙述了FPGA控制数据采编与存储时序逻辑设计。实验证明该系统很好地实现了对MIMU输出的数模混合数据的采集,具有小型化、低功耗、抗高过载等优点,非常适用于惯性导航中需多通道混合数据采集的应用场所。     

微惯性测量组合的研究

介绍了一个用于微型惯性测量组合(Micro-inertialmeasurementunit,MIMU)的定位定向系统装置。该装置由数据采集模块、数据传送模块、数据处理模块组成。实验结果表明,系统达到了设计要求。