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（图纸+论文）车载惯导平台设计（全套完整）

系为导航坐标系的惯导系统中包括平台式和捷联式，物理平台和数学平台都是测量加速度的基准，而且平台必须准确的对准和跟踪地理坐标系，以避免由平台误差引起的加速度测量误差。初始对准的精度直接关系到惯导系统的工作精度，初始对准的时间是惯导系统的重要战术技术指标。在平台式惯导系统中，物理平台通常先进行水平对准，然后进行平台的水平与方位对准。捷联式惯导系统中的数学平台，般情况下水平对准与方位对准是同时进行的。按基座的运动状态来分按照安装惯导系统所在基座的运动状态可分为静基座对准和动基座对准。动基座对准通常是在载体运动状态下进行的。按对准时对外信息的需求来分惯导系统只依靠重力矢量和地球速率矢量通过解析方法实现的初始对准称为自主式对准，此时不需要其它外部信息，自主性强但精度不高。非自主式对准可通过机电和光学方法将外部参考坐标系引入系统，使平台对准至导航坐标系。在捷联式惯性系统的粗对准阶段，可引入主惯导系统的航向信息，迅速将数学平台对准导航坐标系，减少初始失调角。在精对准阶段，可采用受控对准方法，利用其它导航设备如记程仪等提供的信息如位置和速度等作为观测信息，通过卡尔曼滤波实现精对准。初始对准的要求惯导系统不论用于运载体导航和武器弹药中的制导，还是用于观测系统与火控系统的航向姿态基准，均要求初始对准保证必需的准确性与快速性。用于舰船与飞机的惯导系统，对准时间可略长些，如装备民航飞机用的惯导系统的对准时间容许为分钟。平台式惯导系统的水平对准精度达到以内，方位对准精度达以内。用于舰炮武器系统的捷联式航姿系统，基于对其快速反应的要求，静基座对准时间要求在分钟左右，动基座对准时间要求在分钟左右。为了达到初始对准精而快的要求，陀螺仪与加速度计必须具有足够高的精度和稳定性，系统的鲁棒性要好，对外界的干扰不敏感。干扰观测与补偿抑制干扰是稳定回路的主要任务。如果干扰量可测,就能通过前馈补偿的方式来抑制,但光电跟瞄平台的干扰所以有时也说捷联式惯导系统是采用“数学导航平台”。除此之外，其它导航计算则是基本相同的。图.平台式惯导系统原理图.是平台式导航系统的原理示意图，导航加速度计和陀螺都安装在导航平台上，加速度计输出的信息，送到导航计算机，导航计算机除计算飞行器位置速度等导航信息外，还要计算对陀螺的施矩信息。陀螺在施矩信息作用下，通过平台稳定回路控制平台跟踪导航坐标系在惯导空间的角运动。而飞行器的姿态和方位信息，则从平台的框架轴上直接测量得到。图.是捷联式惯导系统的原理示意图。导航加速度计和陀螺直接安装在载体上，用陀螺测量的角速度信息减去计算的导航坐标系相对惯性空间的角速度，则得到机体坐标系相对导航坐标系的角速度，利用这个信息进行姿态矩阵的计算。有了姿态矩阵，就可以把机体坐标系轴向的加速度变换到导航坐标系轴向，然后进行导航计算。同时利用姿态矩阵的元素，提取姿态和航向信息。所以，姿态矩阵的计算加速度信息的坐标变换姿态航向角的计算。这三项功能实际上代替了导航平台的功能，因此，计算机的这三项功能也就是所谓的“数学平台”。而计算的导航坐标系的角速度信息则相当于导航平台上的陀螺施矩信息。图.捷联式惯导系统原理.惯导系统的初始对准初始对准的分类按对准的阶段来分惯导系统的初始对准般分为两个阶段第个阶段为粗对准，对平台进行水平与方位粗调，要求尽快地将平台对准在定精度范围内，为后继的对准提供基础，所以要求速度快，精度可以低些。第二阶段为精对准，是在粗对准的基础上进行，要求在保证对准精度的前提下尽量快。按对准的轴系来分取地理坐标系为导航坐标系的情况下，初始对准可分为水平对准和方位对准。和角速度在惯性空间，地球绕本身的地轴自转，并绕太阳作公转。地球公转周为年，需天，实际上地球相对恒星转动了次，因此地球在小时内相对恒星自转了,周。太阳在惯性空间不是恒定不变，但它的旋转影响可以忽略不计。地球的自转的角速度为.导航用坐标系宇宙间任何物体的运动都是相对的，因此运载体的运动和导航定位，均需研究它们相对坐标系的运动与位置。在惯性导航中常用的坐标系由下列种地心惯性坐标系简称系坐标系原点为,设在地球的中心，轴和轴在地球赤道平面内。轴指向春分点，轴指向地球极轴。春分点为天文测量中确定恒星时的起点。由此构成的右手直角坐标系即为地心惯性坐标系。地球坐标系简称系坐标系的原点取在地球中心，与地球固联，轴指向地球极轴,轴和轴位于赤道平面，且轴通过零子午线。由此构成的右手直角坐标系即为地球坐标系。地理坐标系简称系坐标系的原点取在运载体重心。轴指向东，即轴指向北，即轴指向地，即。此时的地理坐标系常表示为右手直角坐标系，即东北地坐标系。有时采用坐标系，即北东天坐标系，轴指向天顶。本篇论文除特别说明外，均采用坐标系。运载体坐标系简称系坐标系的原点取在运载体重心，并与运载体固联。轴指向运载体的纵轴方向轴指向运载体的竖轴方向，由此构成的右手直角坐标系为运载体坐标系，可简称为载体车载,平台,设计,毕业设计,全套,图纸绪论惯性导航的基础知识地球形状及重力特性地球的自转和角速度导航用坐标系.捷联式和平台式惯导系统的主要区别初始对准的分类初始对准的要求干扰观测与补偿质量恢复控制.车载惯导平台的概述摄像稳定平台的结构特点车载惯导平台的整体形状及分析.车载惯导平台的整体形状稳定平台的性能要求验证是否满足所设计的要求稳定平台稳像原理.车载惯导平台方位驱动系统.舰载摄像稳定平台的传动方式车载摄像稳定平台俯仰驱动系统摄像稳定平台纵横摇驱动系统制定车载惯导平台材料的选择和确定尺寸.整体材料的的选择.制定整体尺寸各个零件尺寸的确定计算车在平台惯性力矩和功率.电机的作用.由惯性力矩来确定电机的功率电机种类功率的计算结论参考文献致谢绪论进入世纪，随着科学技本的迅猛发展，传统的制造技术已进入现代制造技术的新阶段。为保证和增强车载武器系统的快速机动性,现代先进的陆地作战车辆,如自行火炮远程火箭炮前线侦察车射击指挥车导弹发射车等,般均配备有惯性定位定向系统。车载惯性定位定向系统的技术性能和可靠性与陆地作战车辆的战斗力和快速反应能力有着极为密切的关系。定位定向系统不仅要有较高的精度指标,还必须具备较高的工作可靠性,才能保证产品在恶劣的车载环境条件下全寿命可靠地工作。型号车载惯性定位定向系统是专门为陆地作战车辆设计的种导航及姿态参考系统,可为载体快速提供高精度的北向方位和姿态基准,并实时进行定位导航,引导车辆行驶。该系统由双轴陀螺平台导航计算机电子控制线路里程计等部件组成,各部件之间的可靠性逻辑关系为串联形式。惯导平台是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度偏航角和位置等信息的测量平台。经过多年的发展，惯导平台也有各种结构形式，其中适合车载的惯导平台直是研究是热点。本课题为智能车科研项目的部分，以设计出测量智能车姿态的惯性导航平台为目的，为控制其姿态的研究工作打下基础。惯性导航系统简称惯导系统为种利用加速度计测得的运载体的运动加速度经过运算求出运载体即时位置的导航设备。惯性导航是二十世纪初才发展起来的种导航方法。导航的本意就是引导航行的意思，所以导航就是引导运载体在预定的时间内，按照计划的航线，由起始地点航行到目的地。惯导系统的优点是不受外界干扰，隐蔽性好，能实时提供运载体的三维姿态参数，这些参数都是舰艇与飞机上观测系统和火控系统所必需的。惯导系统由于具有上述系列优点而受到海陆空军，航天和交通运输等部门的青睐和重视。目前，它已广泛应用于潜艇水面舰艇军用飞机战略导弹与战术导弹战车和人造卫星等领域。惯导系统的性能不断提高，结构类型日新月异。我们根据系统中有无机电式实体平台分为平台式和捷联式惯导系统。捷联式惯导系统与平台式惯导系统的区别，在于前者没有实体的稳定平台，而代之以导航计算机产生的数学平台，陀螺仪和加速度计直接与运载体固联。惯导系统的性能不断提高，结构类型日新月异。我们根据系统中有无机电式实体平台分为平台式和捷联式惯导系统。捷联式惯导系统与平台式惯导系统的区别，在于前者没有实体的稳定平台，而代之以导航计算机产生的数学平台，陀螺仪和加速度计直接与运载体固联。导航系统是根据测得的运载体的加速度，经过积分运算求得速度与位置。为此，必须知道初始速度和初始位置。此外，以地理坐标系为导航坐标系的惯导系统中包括平台式和捷联式，物理平台和数学平台都是测量加速度的基准，而且平台必须准确的对准和跟踪地理坐标系，以避免由平台误差引起的加速度测量误差。初始对准的精度直接关系到惯导系统的工作精度，初始对准的时间是惯导系统的重要战术技术指标。因此，初始对准是惯导系统最重要的关键技术之。惯性系统初始对准的目的是在惯导系统进入导航工作状态之前建立起导航坐标系。对平台式惯导系统来说，就是控制平台旋转使之与要求的导航坐标系重合对捷联式惯导系统来说，就是计算出机体坐标系到导航坐标系的姿态矩阵。初始对准过程中，般还要求算出陀螺的偏置量，即测漂。机载光电跟瞄平台在飞机火力控制系统导航系统中有广泛的应用,它能够在机载环境下迅速捕获跟踪瞄准运动目标。由于机载环境下干扰严重,而跟瞄平台自身的跟踪精度要求又较高,所以平台的稳定性与跟踪控制方法的优劣直接决定着平台的性能。为了精确的控制平台光学系统的视轴,使其在隔离扰动的同时准确跟踪运动目标,人们采用了多种控制方法。机载光电跟瞄平台的功能是捕获跟踪瞄准飞机所处空域内的目标,如飞机车辆房屋等。平台主要由光电探测器跟踪伺服平台电子设备和惯性元件组成。惯性导航系统是种完全自主式的导航系统,以其不依赖任何外界信息的优势,被应用于越来越多的场合,所以提高系统的导航精度变得日益重要。针对这问题,实现了惯导平台车载试验的仿真系统,并对惯性导航系统的误差模型参数的辨识方法进行了研究。介绍了惯性导航系统的工作原理和导航误差方程,建立了惯导平台车载试验仿真系统各仿真模块的数学模型。论文重点完成了惯导平台车载试验仿真系统的设计和实现,在设计上主要实现了以下功