基于GPS的降落伞试验测试算法研究

摘要

降落伞空投试验是测试降落伞性能指标的一个必要步骤。降落伞的轨迹、速度和动载等性能指标都是要在空投试验中取得的。基于GPS的位置、速度和加速度测试技术可以实现一种新的测试系统,对降落伞空投试验具有重要的理论和实际意义。
　　本论文首先阐述了光电测量技术和遥测技术在降落伞试验中的应用,然后介绍GPS的组成及其在测量中的应用,分析了常用的GPS定位技术。随后提出了基于GPS的降落伞试验测试系统方案。系统主要由地面测试基准站、地面数据处理计算机和机载测试装置三部分组成。地面基准站与机载测试装置共同构成差分定位方式。由于测试结果由数据后处理获取,没有实时性的要求,因此机载测试装置与基站间不设数据通信链路,所有的测试数据都同步保存到测试设备中以便事后处理使用。试验后将基准站、测试装置存储的数据下载到地面数据处理计算机,运用GPS差分技术进行处理,并给出试验结果。
　　本文重点详细论述了测试算法与数据处理的实现,并设计与之匹配的处理软件。适宜的定位算法可以有效地提高定位测试精度,本文根据对象的动态特性和实际情况选用位置差分算法以获得良好的测试性能,并采用双模块二次差分算法以削弱失锁对试验造成的不利影响。为了避免误判和漏判消息帧,对原始二进制数据流进行解码时采用了滑窗算法。对加速度的处理采用了巴特沃兹滤波算法,巴特沃兹滤波器具有通带内最大平坦的振幅特性,滤波效果良好。

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1 绪 论

1.1 课题来源与研究意义

1.2 国内外概况

1.3 GPS系统及其在测量中的应用

1.4 论文结构安排

2 GPS测量技术与降落伞试验测试系统

2.1 GPS单点定位和差分定位原理

2.2 常用差分定位技术

2.3 降落伞测试系统组成

2.4 预期技术指标

2.5 测试系统软件

3 测试系统的通信技术

3.1 通信协议

3.2 上位机软件设计

4 降落伞试验测试算法

4.1 SUPERSTAR原始数据的粗加工和预处理

4.2 测试数据的定位解算

4.3 加速度计算与滤波

5 试验数据及其分析

5.1 低速动态试验

5.2 加速度高速动态试验

5.3 试验误差及其定性分析

6 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献