基于dsp的高速飞行体姿态测量技术研究

《基于dsp的高速飞行体姿态测量技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中北大学学位论文基于DSP的高速飞行体姿态测量技术研究摘要运载体的导航与制导设备完成对其姿态和位置的控制，姿态测量为姿态控制提供必要的姿态信息。高速飞行体动态响应大，对姿态测量系统的实时性和准确性要求更高。导航计算机作为姿态测量系统的核心部件，既要完成对惯性传感器的原始数据采集，更为重要的是高效快速地完成解算姿态信息并输出。DSP芯片，即数字信号处理芯片，区别与其他的CPU，在数字信号处理方面具有很大的优势，成为近两年导航计算机的主要组成部分。本文选用TI公司的32位浮点型DSP芯片TMS320F28335，与其外围电路构成导航计算机，对MEM

2、S-IMU的加速度和角速度值进行采集、存储、解算和输出，设计了一种小型化、高可靠性的姿态测量系统。本文的研究内容主要有：1）充分了解了国内外导航计算机的发展现状，针对高速飞行体提出了使用DSP做为导航计算机的姿态测量系统；2）研究了捷联惯导的测姿原理。在明确测姿过程中几个常用坐标系即其变换后，介绍并比较了几种常用的姿态解算方法，最后选择了四元数法。3）设计了基于DSPTMS320F28335的高速飞行体姿态测量系统，搭建了以F28335为导航计算机，MEMS-IMU为惯性传感器的硬件平台并完成了硬件原理图和PCB板的绘制；完成了硬件调试工作，编

3、写了姿态解算程序。4）为了解决测姿系统随高速运动飞行体行进过程中，可能经受高过载环境而导致的失效问题，本文了从硬件和工艺两方面进行了系统抗高过载设计，并通过有限元分析软件ANSYS进行了瞬态冲击仿真，最后通过20000g马歇特锤实验和三维转台实验验证了抗高过载方案的可靠性。关键词：姿态测量、导航计算机、DSP、抗高过载中北大学学位论文ResearchofAttitudeMeasurementTechnologyofHigh-speedflyingObjectsBasedOnDSPAbstractNavigationandguidanceequi

4、pmentsachievethecontrolofcarrier’sattitudeandposition,whiletheattitudemeasurementprovidestheinformationtocontroltheattitude.Becauseofhugedynamicresponse,high-speedflyingobjectsrequirehigherinstantaneityandaccuracyofattitudemeasurementsystems.Navigationcomputersarethecentralu

5、nitofattitudemeasurementsystem,whichachievetheacquisitionoforiginaldatafromtheinertialsensor.What’smore,navigationcomputersaccomplishtheattitudecalculationandoutputefficiently.DSPchips,astobethedigitalsignalprocessors,haveangreatadvantageoverotherCPUsandbecometobeanmainparto

6、fnavigationsystemsinrecentyears.ThispaperselectstheTI32-bitfloatingDSPchipTMS320F28335anditsperipheralcircuittobethenavigationcomputer,whichcompletesthegatheringofMEMS-IMU’saccelerationandangularrate,storage,calculationandoutput.Allpartsmentionedabovecomposeadesignofsmallsiz

7、eandhighreliabilityattitudemeasurementsystem.Thecontentofthispapercontains:1)TheoverseasanddomesticdevelopmentofnavigationcomputerwasintroducedandaattitudemeasurementsystemwhichusedDSPasthenavigationcomputerwasproposed.2)Someworkinresearchingattitudemeasurementtheorybasedons

8、trap-downinertialnavigationsystemistobedone.Quaternionistobechosentobetheat