光纤捷联系统硬件平台可靠性测试方法研究

摘要

捷联惯性导航技术不论在军事领域还是在民用方面都有着广泛的应用市场，由于光纤陀螺精度的不断提高，而在捷联惯导系统中得到广泛应用，光纤陀螺捷联惯性导航技术是近年来国内外的研究热点。我国光纤捷联系统制造水平与国外先进水平相比还有很大差距，主要反映为可靠性差、精度低。光纤陀螺捷联惯导系统要具备温度、磁场、机械振动等可靠性方面的特性。课题围绕光纤捷联系统硬件平台可靠性测试做了以下几方面的研究工作，为今后系统工程化应用和批量化生产奠定了基础。 论文分析了光纤陀螺的工作原理，详细论述了光纤陀螺捷联惯导系统的数学模型和工作原理。光纤捷联系统信息处理板的硬件以DSP和FPGA为核心完成温度模块、陀螺模块、加速度计模块数据的采集、存储和发送，并对存储器理论进行了研究，给出了对各部分存储器的具体测试方法，设计了中断程序，初始化程序，内部RAM、外部FLASH和AT24C02的测试程序。 分析了光纤捷联系统硬件平台可靠性相关的主要指标和可靠性信息收集方法、可靠性模型和故障间隔时间概率分布。根据国产某系列光纤捷联系统的故障数据，确定该系列光纤捷联系统的故障间隔时间服从威布尔分布，并计算得到了该系列光纤捷联系统的可靠性指标：平均故障间隔时间、平均维修时间和固有可用度的数值。 对光纤捷联系统硬件平台可靠性测试系统进行了总体设计。为使测试系统能够发送规律、有效的信号，以FPGA为中心利用VHDL语言设计了基于DDS原理的信号发生器，并用MODELSIM软件对信号发生器中的主要功能模块进行了仿真。为了能对各种可靠性试验数据和用户跟踪记录进行采集，得到正确的可靠性评价指标，对光纤捷联系统硬件平台可靠性信息管理与解析系统的测试条件预置和查询模块及测试方案进行了具体的分析设计。最后，对工作的不足和今后的工作提出了改善意见。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1光纤陀螺的发展现状

1.2光纤捷联系统的发展方向

1.3可靠性研究的国内外发展现状

1.4课题的意义

1.5论文的主要内容

第2章光纤捷联惯导系统分析

2.1光纤陀螺的工作原理

2.2捷联惯导系统的工作原理

2.2.1常用坐标系

2.2.2捷联姿态矩阵及其变换

2.2.3系统工作原理分析

2.3光纤捷联惯导系统的硬件组成

2.4本章小结

第3章光纤捷联系统硬件平台原理分析

3.1信息处理板硬件设计

3.1.1信息处理板的总体设计

3.1.2参数固化电路的设计

3.1.3数据采集模块

3.1.4与外部信息接口的设计

3.2测试程序设计

3.2.1存储器测试方法分析

3.2.2中断程序设计

3.2.3初始化程序设计

3.2.4内部RAM测试

3.2.5 AT24C02测试

3.2.6 FLASH测试

3.3本章小结

第4章光纤捷联系统硬件平台可靠性分析

4.1光纤捷联系统硬件平台可靠性主要指标

4.2可靠性测试的方法

4.3光纤捷联系可靠性信息收集

4.3.1可靠性信息的重要性

4.3.2可靠性信息的收集方法

4.4光纤捷联系统硬件平台可靠性模型及概率分布

4.4.1可靠性模型分析

4.4.2光纤捷联系统硬件平台故障参数概率分布

4.4.3某系列光纤捷联系统故障时间的分布模型

4.5本章小结

第5章光纤捷联系统硬件平台可靠性测试系统设计

5.1测试系统总体设计

5.2信号发生器设计

5.2.1功能原理及硬件设计

5.2.2程序设计

5.3可靠性信息管理与解析系统

5.3.1测试条件预置模块设计

5.3.2查询模块设计

5.3.3测试方案设计

5.4总结与期望

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢