基于潜艇空间运动的惯性导航系统模拟器设计

摘要

惯性导航系统在运载体空间机动和工作状态切换等过程中将产生动态系统误差，进行以实际运载体空间运动为基础的惯性导航系统研究，对于分析惯性导航系统性能、研究解决其对运载体运动的适应性问题，具有重要的理论和实践意义。本文依托实验室在研项目，开展了基于潜艇空间运动的惯性导航系统动态误差分析研究和模拟器的设计实现，为进一步分析研究惯性导航系统运动适应性问题提供很好的方法和模拟仿真平台。 本文首先建立了潜艇空间运动的简化模型，对其进行了模拟仿真验证，并对潜艇空间运动特性进行了计算机仿真研究。其次，通过分析研究平台式惯性导航系统原理，建立了适合计算机解算的统一的平台式惯性导航系统仿真数学模型。 在上述研究的基础上，重点研究并建立了潜艇空间运动到平台式惯性导航系统的导航嵌入算法，并对整个系统嵌入流程进行了详细描述和具体实现。针对嵌入后的惯性导航系统，进行了潜艇不同空间运动状态下的特性分析和计算机模拟仿真研究，仿真结果验证了系统导航嵌入算法的正确性。 最后，采用面向对象的编程技术，对基于潜艇空间运动的惯性导航系统模拟器进行了总体设计和具体实现。模拟器为用户提供了友好的用户界面，能够模拟潜艇实际空间运动下平台式惯性导航系统的特性和误差规律，并实时动态地显示系统导航信息。

目录

文摘

英文文摘

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第1章 绪论

1.1课题研究背景、目的和意义

1.2国内外研究发展现状

1.2.1惯导系统仿真技术研究发展现状

1.2.2潜艇操纵研究的发展历程和现状

1.3论文的主要研究内容

第2章潜艇空间运动研究

2.1潜艇空间运动建模

2.1.1潜艇空间运动描述

2.1.2潜艇空间运动的一般方程

2.1.3潜艇空间受力分析

2.1.4潜艇空间运动标准方程

2.2潜艇空间运动方程合理简化及求解

2.3模型仿真研究

2.3.1不同航行速度下潜艇运动仿真

2.3.2方向舵角对潜艇运动的影响

2.3.3首、尾升降舵角对潜艇运动的影响

2.4本章小结

第3章潜艇空间运动到惯导系统的嵌入实现

3.1平台式惯性导航系统原理

3.1.1平台式惯导系统基本工作原理

3.1.2平台式惯导系统基本数学模型

3.1.3平台式惯导系统仿真数学模型

3.2坐标系相互旋转关系研究

3.2.1定系与动系的旋转关系

3.2.2定系与当地地理坐标系的旋转关系

3.2.3动系与当地地理坐标系的旋转关系

3.3潜艇运动状态信息到惯导系统的嵌入实现

3.3.1潜艇运动状态信息的具体转换

3.3.2潜艇运动状态信息到惯导系统的最终嵌入

3.4系统嵌入算法仿真验证

3.4.1潜艇悬浮静止状态仿真

3.4.2潜艇匀速航行状态仿真

3.4.3潜艇匀加速运动状态仿真

3.5本章小结

第4章基于潜艇空间运动的惯导系统仿真

4.1潜艇几种特殊运动状态下的惯导系统仿真

4.1.1静止状态下惯导系统的仿真

4.1.2匀速状态下惯导系统的仿真

4.1.3匀加速状态下惯导系统的仿真

4.1.4转向运动状态下惯导系统的仿真

4.2潜艇一般运动状态下惯导系统的仿真

4.3本章小结

第5章模拟器总体设计与实现

5.1 MFC技术

5.1.1 MFC特性

5.1.2 MFC程序设计思想

5.2模拟器总体设计

5.2.1模拟器体系结构设计

5.2.2模拟器主要功能设计

5.2.3模拟器系统软件设计

5.3模拟器实现

5.3.1系统仿真模型解算

5.3.2模拟器仿真数据处理

5.3.3模拟器软件具体实现

5.4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