三轴陀螺稳定跟踪平台关键技术研究

摘要

稳定跟踪平台由于其能隔离载体随机振荡和运动，所以在通信、制导、火控等方面得到了广泛的应用。捷联式惯性导航随着计算机的发展而越来越得到重视。本文通过联合此两项技术提出基于捷联式惯性导航的三轴稳定跟踪平台，其主要应用于舰载无线激光卫星通信系统，主要保证激光天线视轴的稳定以及完成系统的粗跟踪。
　　本文主要基于空间坐标系理论对三轴稳定跟踪基本原理进行了研究和分析，同时也对捷联式惯性导航的姿态、位置、速度解算以及系统误差进行研究分析仿真，还对系统信号的实时降噪进行了研究，提出了基于非线性小波阈值的实时降噪，通过实时仿真得出了其良好的降噪效果以及对陀螺信号随机角漂移的抑制。在此基础上提出了以TMS320C6713为核心的嵌入式硬件平台进行信号降噪和惯性导航计算和空间坐标转换计算。
　　首先，论文介绍了稳定跟踪平台国内外发展现状以及本文的研究背景。对三轴稳定跟踪基本原理进行了相关的研究。在此基础上对陀螺仪、加速度计等主要元器件进行了选取。
　　其次，本文对小波变换理论进行了简要的介绍，对基于小波变换降噪三种主要方法进行了比较，选取了非线性小波阈值降噪方法对陀螺以及加速度计信号进行实时信号降噪，主要对理论算法进行实现以及实时仿真。
　　再次，研究了捷联式惯性导航的基本原理，主要对捷联式惯性导航的姿态、位置以及速度解算，对几种姿态解算算法进行了研究分析，选取四元数法作为本系统的解算算法，利用其算法对系统误差进行了仿真。
　　最后，本文研究了基于DSP-FPGA的嵌入式硬件平台，给出了硬件平台的基本框架，给出了DPS最小系统、ADC控制以及数据采集和A/D转换模块。给出了相应的外围电路和基本的电路，完成了测试板的测试和ADC控制器时序仿真。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 稳定跟踪平台研究的现状

1.3 捷联式惯性导航技术的特点和发展

1.4 三轴稳定跟踪平台关键技术分析

1.5 本文的主要研究内容

第二章 三轴稳定跟踪平台原理以及总体设计

2.1 三轴稳定跟踪平台基本原理

2.2 三轴稳定跟踪平台总体方案

2.3 本章小结

第三章 稳定跟踪平台信号的实时小波降噪研究

3.1 小波多分辨率以及小波快速算

3.2 基于小波变换的实时信号降噪方法

3.3 本章小结

第四章 捷联式惯性导航技术的研究

4.1 捷联式惯性导航计算任务

4.2 惯性导航中应用的常用坐标

4.3 捷联式惯性导航姿态解算方法分析

4.4 姿态角的提取

4.5导航位置计算

4.6 误差分析及其仿真

4.7 本章小结

第五章 面向三轴稳定跟踪平台的DSP嵌入式电路设计

5.1 三轴稳定跟踪平台硬件电路的总体设计

5.2 硬件电路器件选取

5.3 DSP外围电路设计

5.4 硬件电路测试与仿真

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

在校期间研究成果