基于飞机弹射座椅姿态求解算法的仿真研究与实现

摘要

在设计高速飞机的弹射救生设备时,必须保证弹射救生的基本救生条件,为此应当计算出弹射座椅系统运动轨迹的各个关系参数,主要包括弹射座椅系统的运动速度、该速度相对于水平线的夹角、弹射座椅系统相对于气流的角度、旋转角速度和角加速度、相对于飞机的运动轨迹、相对于地面的运动轨迹等及其与时间的函数关系。这就决定了惯性导航技术在弹射救生座椅系统中的重要性。
　　 针对目前弹射座椅存在的问题,本文在对惯性导航基本理论了解以及熟悉美国德州仪器(TI)公司的TMS320F2812的结构和特点的基础上,在MATLAB环境下完成惯性导航系统仿真以及在DSP系统中的硬件实现。
　　 仿真部分主要涉及轨迹模型、陀螺仪以及加速度计模型的建立,分析比较惯性导航系统中几种基本算法的优劣,择优选取基于四元数算法进行导航解算,编程实现姿态解算仿真算法。这种仿真技术及仿真方法,为飞机弹射座椅姿态控制系统的研究奠定了基础。
　　 硬件电路设计部分主要包括选取TMS320F2812为主控制芯片,设计DSP最小系统。主要利用芯片本身自带的AD完成对传感器数据的采集,同时对导航数据进行实时解算,完成最基本的弹射座椅姿态解算电路的设计。软件部分在CCS3.3中完成,主要编写了AD采样程序及弹射座椅姿态解算程序编写工作等。最后进行软硬件联调,测试系统正常工作。