基于DSP+CPLD的捷联航姿系统设计与实现

针对捷联航姿系统高精度、小型化、高可靠性的发展需求,文中研究并实现了基于DSP+CPLD导航计算机的光纤航姿参考系统,在导航计算机设计中充分体现了DSP处理器实时解算和CPLD控制信号的双重优点.系统软件可实现加电BIT、磁罗差标定、CRC校验的存储器自检、捷联航姿解算和模糊自适应内阻尼卡尔曼滤波等功能.通过大量的试验验证了硬件的可靠性和算法的有效性.样机实验结果表明基于DSP和CPLD导航计算机的捷联惯性航姿系统性能稳定,满足系统的精度设计要求.     

惯导辅助单历元解算模糊度测姿方法

GNSS与INS在测姿方面的组合理论上可以提升精度,但实际中有时会由于GNSS模糊度固定率低、固定出错、易受干扰等原因导致其精度相对INS过低,以至于组合精度不佳。针对以上问题,提出一种用惯导辅助解算模糊度的方法（IAACM）,利用惯导信息辅助解算模糊度浮点解,在固定模糊度后得出更精准稳定的GNSS载体姿态,该姿态可与INS姿态再次组合有效提升测姿精度。该方法在解算模糊度层面引入了惯导信息,具有不受卫星数量限制,单历元固定模糊度,误差稳定等优势。利用高精度GNSS接收机与光纤惯导组合搭建试验平台,在城市道路环境中进行跑车测试,验证模糊度固定情况及测姿精度。试验表明,该方法可提供更精准的模糊度浮点解,并可单历元固定模糊度,有效提升模糊度固定率,使测姿精度大幅提高。     

CAN总线在捷联航姿系统中的应用

提出了一种捷联航姿系统的方案设计.该捷联航姿系统基于德州仪器公司新型数字信号处理器TMS320C6713,解算出的航姿信息由CAN总线输出.较之于用传统的RS232、RS485、1553B等输出方式,使用CAN总线,有助于将航姿系统、计算机、控制设备、测试设备、各种传感器,通过CAN总线互连,构成一个高速、可靠、廉价的现场总线控制系统(FCS).     

基于ARM的低成本微型捷联航姿系统设计

采用三轴MEMS加速度计和角速率陀螺以及微型磁通门传感器,以ARM处理器为核心构建微型捷联航姿系统硬件平台,运用捷联惯性导航理论及状态扩增Kalman滤波算法,实现了载体航向、俯仰和倾斜角度的测量和误差控制。在三轴无磁转台进行了航姿角度测试,结果表明,该航姿系统具有较高的角度稳定性和准确度,同时体积小、成本低,具有很好的工程应用前景。     

基于浮点DSP的航姿系统自适应滤波算法与仿真研究

介绍了在捷联式航姿系统中采用的简化Sage-Husa算法的自适应滤波原理，建立了基于该自适应滤波算法的导航系统状态方程和观测方程，给出了基于TMS320C32浮点数字信号处理器(DSP)的半物理仿真硬件原理图和软件运行流程，并进行了仿真计算。仿真分析结果表明，基于浮点DSP的航姿系统在采用自适应卡尔曼滤波算法时不仅能有效抑制滤波发散，还使系统具有优越的实时性能和较高的精度。     

基于DSP和STM32的航姿参考系统设计

近年来,随着MEMS惯性传感器的快速发展,民用领域对姿态测量的使用也越来越广泛,航姿参考系统便显得尤为重要.基于DSP和STM32单片机,采用多传感器数据融合算法进行卡尔曼滤波作为航姿解算单元,设计并完成了航姿参考系统的核心部分.选用SGT320E型三轴多功能转台,在静态和动态环境下进行了数据的分析和验证.结果表明,该航姿参考系统能够满足小型化、低功耗和低成本的航姿系统的设计要求,适用于对精度要求不是很高的民用领域.     

卫星GPS组合姿态确定系统方案研究

采用ＧＰＳ定姿技术作为卫星高精度自主姿态确定系统的备份,可以提高系统可靠性。在小型和微小卫星上采用ＧＰＳ定姿技术,保证在满足重量、功耗和其它技术指标条件下,姿态和轨道控制系统全面满足任务要求,本方案探索当今姿态和轨道控制系统基本型的研究迈出一步。     

基于低成本MEMS器件的捷联航姿系统设计

针对军事和工程领域对低成本、微小型航姿系统的迫切需求,介绍了自行设计的基于低成本MEMS器件的航姿系统,深入研究了构建该系统的关键技术。针对MIMU的性能特点及核心处理器的运算速度,给出了磁传感器的补偿算法,采用了基于等效旋转矢量的姿态解算方法,并应用了降阶卡尔曼滤波器。通过移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统,增强了系统的实时性。实验结果表明,所设计的航姿系统实时性好,精度可达要求,具有广阔的应用前景。     

用于交会对接的载波相位GPS相对导航系统

精确确定两个交会对接（ＲＶＤ）的航天器之间的相对位置和相对速度是十分重要的，全球定位系统（ＧＰＳ）相对导航系统是一种适用于交会对接任务的导航系统，因为几乎在ＲＶＤ的每个阶段都能用ＧＰＳ实现连续的精确导航，本文提出了一种利用差分载波相位测量的增强型ＧＰＳ相对导航系统，这个系统的载波相位模糊解通过模糊估计滤波器在几分钟的即可解性，因此可以利用厘米级精度的相位测量技术把系统的相对定位粗度提高到优于１．０     

用多天线GPS测量载体姿态角

随着ＧＰＳ的发展以及实际系统的需要，利用ＧＰＳ测量舰船或飞机等系统的横倾角、纵倾角以及方位角已成为ＧＰＳ应用的一个主要方向。本文讨论了使用多天线，多通道ＧＰＳ接收机，通过测量其天线的载波相位模糊度，以进行系统的姿态测量，给出了两种姿态角的估算方法，并对两种方法特点及应用进行了说明和比较。