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《哈尔滨工程大学》 2005年
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基于光纤陀螺船用捷联导航系统研究

李迪  
【摘要】:光纤陀螺是重要的船用捷联导航设备,光纤陀螺捷联导航系统代表着未来船舶导航系统的发展方向。本文对基于光纤陀螺的船用捷联导航系统进行研究。船用捷联导航系统相比于其它用途的导航系统有着工作时间长,始终处于摇摆、颠震等工作环境的特点,应用于军舰的光纤陀螺捷联导航系统必须具备能够承受火炮、导弹等武器系统发射时很大冲击的能力。因此船用捷联导航系统对光纤陀螺的动态性能,包括动态特性与动态误差特性,随机漂移性能提出了更高的要求。数学模型是研究光纤陀螺性能的主要工具,为此本文对光纤陀螺的数字闭环检测系统的实现、动态误差模型、动态模型(传递函数)、随机漂移误差模型进行研究,得出了一些有实用价值的结论,掌握了利用数学模型研究光纤陀螺的设计与改善性能的方法。在此基础上,通过改进系统硬件设计方案与推导捷联罗经系统找北原理,论文对光纤陀螺捷联罗经系统的软硬件进行了设计与实现研究,为基于光纤陀螺的船用捷联系统研究提供了理论依据和实践基础。论文主要包括以下几个方面: 在光纤陀螺及其捷联系统硬件实现方面,完成了基于DSP+FPGA结构的光纤陀螺数字闭环检测系统,光纤捷联罗经的数字信号采集处理系统的方案设计与硬件实现。提出了一种外部中断复用以及扩展通用异步串行口的方法,严格论证了多串口的工作时序,给出了不同环境下的各种解决方案。设计实现了存储器系统、Bootloader系统、系统时序、数据总线、译码以及各种软件模块。为基于光纤陀螺的船用捷联系统硬件实现奠定了基础。 针对利用光纤陀螺的动态误差数学模型进行误差补偿这一问题,提出了一种基于人工神经网络的光纤陀螺动态误差非线性建模方法。与传统的基于线性系统建模理论的回归分析方法作比较,阐述了利用神经网络对复杂非线性系统进行建模与辨识的优越性,通过软件实现了基于神经网络的光纤陀螺动态误差建模,得到了高精度的动态误差非线性模型,为船用捷联导航系统在动态环境下的稳定工作奠定了基础。 动态数学模型(传递函数)是分析光纤陀螺运动规律、进行特性研究、改善其动态性能的基础,针对传统的建模方法的问题,提出了一种基于沃尔什函数及其变换的光纤陀螺动态建模的方法。在理论分析的基础上,解决了沃尔什矩阵的产生、采样时间点的选取、时间归一化等问题,软件实现了基于
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:U666

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