车载惯导平台设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题目:车载惯导平台设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师2012年12月20日1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景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,一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。某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一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一直是研究是热点。本课题为智能车科研项目的一部分，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。1.2研究意义车辆在道路上行驶时，路面的颠簸将会引起车辆发生俯仰、侧倾和横摆运动，。这些角运动的大小与车辆行驶速度和路面不平度具有密切关系。由于车辆行驶路况的种类很多，而且车速变化范围也很大，若将环境识别传感器直接安装于车体之上，则传感器的标定就必须随着车辆行驶路况的随机变化而实时改变。只有在传感器做出正确的标定之后，才能获取正确的车辆行驶环境信息。由于惯导平台是一种精度很高的设备,故其对外界的环境噪声非常敏感,这就要求其支撑结构的设计能够满足系统结构的动态特性要求。通常设计中为了避免支撑结构和惯导平台的局部共振,需要将支撑结构的振动频率限制在适当的范围内,同时由于惯导平台安放所占据的空间受飞行器结构形状和内部空间狭小的限制,对其支撑结构在外载作用下的空间位移也有严格的要求,另外飞行器飞行过程中惯导平台支撑结构要承受复杂的空间载荷,所以支撑结构具有足够的强度、刚度以及稳定性也是必不可少的条件。但是基于传统的结构设计方法很难在许多约束条件间进行平衡以实现设计上的最优目标,设计过程中很大程度上依赖于设计者的经验。所以具有多约束变量要求的结构动态优化设计,成为许多工程设计人员关注的研究热点。本文所述的惯导平台支撑结构是一种空间梁组合结构。它是通过将空间结构杆件按一定规律布置,通过节点连接而成的一种支撑结构形式,这种结构形式具有安全、经济、易于安装、重量低等优点。由于惯导平台支撑结构不仅具有三维空间的结构形体,而且在荷载作用下为三向受力。车载捷联视线稳定跟踪平台系统用来隔离车体角运动对安装于稳定平台之上的环境识别系统的扰动，使车辆在不同环境中行驶时，环境识别系统的传感器视线都能保持给定的姿态，按给定方向瞄准被探测目标，或者跟踪目标相对运动（这种相对运动可能是由目标运动引起的，也可能是由基座运动引起的，还可能是二者共同引起的）。在此过程中，通过控制稳定平台的转角大小来控制传感器视线方向，同时，系统还必须保证对来自人工或自动跟踪器输入命令的可靠响应；同时为外部系统提供视线角或视线角速率的测量值，用于路面识别、目标跟踪和武器瞄准等。1.3国内外相关研究情况1.3.1国内相关研究情况：对于应用较多的两自由度稳定平台，通常只能补偿载体在两个方向的扰动。而当车体在复杂路面上行驶时，车体经常发生横摆运动，如车辆进入弯道或有其他转向操作时。若传感器系统安装在两自由度平台上，那么将无法避免来自于车辆横摆方向的视线扰动，此时采集的数据将会发生扭曲失真，后续数据处理很难准确判断数据变化是由跟踪的目标运动引起还是由车体发生横摆运动所引起，数据处理的难度将急剧增加，严重时将导致智能车辆无法真实获取环境信息，车体控制系统做出错误的运动决策。为减少后续数据的处理难度，提高所获取的环境信息质量，主要运用陀螺稳定平台陀螺稳定平台广泛用于飞机、舰船、车辆、导弹等运动载体。1.3.2国外相关研究情况：2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1研究的主要内容本课题针对国内一车载惯性平台的设计中存在两自由度的自动调整问题的研究，三轴测试转台具有内、中、外三个回转自由度的万向框架，每个框架由一套驱动元件驱动，负责控制转台的一个方向运动，其中，外框架负责飞行器偏航姿态模拟，中框架负责飞行器俯仰姿态模拟，内框架负责飞行器自旋转模拟。三个框架组合运动，便可调整模拟飞行器在看空中的各种飞行姿态。2.2研究方法或措施（1）在实地工作单位观看汲取经验和老师一起探讨交流，最终将得出的理论与实际实践联系起来。（2）通过自己的研究后，再通过自己所学的相关机械三维软件做出相应的三D模拟动画来分析自己在其中的错误并加以改正。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1研究重点（1）重点是对车载平台上传感器测出的偏移角度进行自动调整，并具有平稳复位的功能。前期已展开的工作：主要是查阅相关资料,以及其组成的各部分元件，在日常生活中的作用和用途。3.2研究难点难点是自己研究的课题不能深入的了解，缺少实践经验，不能很精确的进行自动调整和摄像头的固定。3.3前期已开展工作（1）查找和阅读大量国内外相关资料文献，明确了解车载惯性平台用途、工作原理、以及国内外主要采用什么原理及机构来完成车载惯性平台的外形的设计。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1-2周查阅及收集资料及调研第3-5周拟定设计方案第6-9周绘制二维草图第10-12周确定设计方案第13-14周完成相关计算第15周修改绘制的二维图第16周撰写设计说明书5指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日6所在系审查意见：系主管领导：年月日