组态式捷联惯导系统仿真验证平台的研究与设计

摘要

捷联惯导系统体积小、成本低、精度高，已成为目前惯导系统领域研究的主要内容。捷联惯导系统仿真技术的出现降低了捷联惯导系统研制成本，缩短了研发周期，使得捷联惯导系统快速发展。目前，以船舶为应用对象的捷联惯导系统大多是通过模拟器进行仿真验证，而模拟器由于内部包含算法程序，因此只能对某一特定算法模型的捷联惯导系统进行仿真分析，难以对后续的改进优化算法进行再次验证，导致模拟器很快失效。基于模拟器的弊端，本文研究设计一款组态式捷联惯导系统仿真验证平台，通过外部载入算法模型的方式进行捷联惯导系统仿真分析验证。
　　本文首先对组态式捷联惯导系统仿真验证平台进行功能和需求分析，归纳总结出仿真验证平台所具有的功能，从平台的总体框架、运行方式以及数学模型切换条件三方面进行组态式捷联惯导系统仿真验证平台总体方案设计。仿真验证平台本身不包含算法模型，而是采用外部载入算法模型的方式对捷联惯导系统进行性能精度验证，因此对仿真验证平台进行接口规范设计，意使所有符合本文接口规范的算法模型都可以在该仿真验证平台运行。
　　其次，根据组态式捷联惯导系统仿真验证平台方案设计研究，对实现仿真验证平台所涉及的技术方法进行分析研究。组态式捷联惯导系统仿真验证平台分为平台控制模块、子系统模型模块以及导航信息显示模块，其中平台控制模块研究按钮、鼠标、键盘和模拟输入对仿真验证平台的控制，子系统模型模块研究模型载入方式以及模型运行方式，导航信息显示模块研究文本显示方法、仪表显示方法、曲线显示方法。由于没有现成的适用于船舶姿态信息显示的仪表控件，所以本文利用OpenGL图形库并结合MFC技术进行姿态显示虚拟仪表控件的开发。
　　最后，通过组态式捷联惯导系统仿真验证平台方案设计和技术研究，对仿真验证平台和子系统模型进行技术实现，并详细阐述仿真验证平台操作流程。为了证明仿真验证平台可以按照预期设计运行并产生结果，设计仿真方案对仿真验证平台功能进行实例验证。同时，为了证明仿真验证平台运行结果准确可靠，将仿真验证平台运行数据与相同条件下运行的原程序数据进行比较验证。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究背景及意义

1．2课题国内外发展现状

1．2．1捷联惯导系统发展历史及现状

1．2．2捷联惯导系统仿真技术发展历史及现状

1．3论文主要工作及章节安排

第2章组态式捷联惯导系统仿真验证平台方案设计

2．1 引言

2．2组态式捷联惯导系统仿真验证平台功能及需求分析

2．3组态式捷联惯导系统仿真验证平台总体设计方案

2．3．1平台的总体框架

2．3．2平台的运行方式

2．3．3数学模型的切换

2．4组态式捷联惯导系统仿真验证平台接口规范

2．4．1子系统界面接口规范

2．4．2算法模型接口规范

2．5本章小结

第3章组态式捷联惯导系统仿真验证平台技术研究

3．1 引言

3．2平台控制模块

3．2．1按钮控制

3．2．2鼠标控制

3．2．3键盘控制

3．2．4模拟设备控制

3．3子系统模型模块

3．3．1模型载入方式

3．3．2模型运行方式

3．4导航信息显示模块

3．4．1文本显示

3．4．2仪表显示

3．4．3曲线显示

3．5本章小结

第4章基于OpenGL姿态显示虚拟仪表控件研究

4．1 引言

4．2图形库简介

4．2．1 DirectX图形库

4．2．2 OpenGL图形库

4．3姿态显示虚拟仪表设计

4．4 OpenGL工作原理

4．5 MFC框架下OpenGL开发

4．5．1环境配置

4．5．2 OpenGL仪表程序开发

4．6仪表程序ActiveX控件化

4．7本章小结

第5章组态式捷联惯导系统仿真验证平台性能验证

5．1 引言

5．2组态式捷联惯导系统仿真验证平台实现

5．3子系统模型实现

5．4组态式捷联惯导系统仿真验证平台操作流程

5．5组态式捷联惯导系统仿真验证平台运行实例

5．6组态式捷联惯导系统仿真验证平台结果验证

5．7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢