多信息融合组合导航半物理仿真系统设计与实现

1、 66航天控制2(X)5 年?1 W4-2O15 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpXA 66航天控制2(X)5 年传感器仿真计算机导加il算机?1 W4-2O15 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpXA 66航天控制2(X)5 年?1 W4-2O15 China Academic Journal Electronic Publishing House. A

2、ll rights reserved. httpXA 66航天控制2(X)5 年图2多信息瞪合组合导航半物理仿真系统总体信息交换流程图?1 W4-2O15 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpXA 66航天控制2(X)5 年?1 W4-2O15 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpXA 66航天控制2(X)5 年同时由于系统中实时传输的数据种类繁多以及 数据議比

3、较大，对数据格式、传送速度、校验方式以 及控制字符定义等问题做出统-规定，保证通信双 方遵守共同的信息交换协议。3.2导航监控程序设计与实现导航监控程序不仅要从界面上获得仿真初始参 数，还要能够勺导航计算机进行冷行通信并显示导 航结果和传感器原始信息。这就要求导航监控程序 界面克观操作友好，数据通信可靠稳定。利用 VC+6.0选择功能强大，灵活性高的Windows API 函数实现基于多线程的Win32 fp U 信能够满足 这种要求。在设计过程中，采用而向对象思想对系 统中所要处理的导航数据进行了封装，使得导航数 据在处理过程中得到了有效的保护。在实现过程 中采用事件驱动方式通知串口的工作状

4、态,采用定 时器刷新界面，采用共亨内存方式进行线程间通信, 采用互斥变虽实现共享内存操作时的同步，最终实 现了貝有如图3所示工作流程的导航监控程序。其中，主线程实现了以下任务:用户输入，提供 前端的人机交互界面;完成串【1资源的打开、参数设 貰、关用;实现启动定时器，定时读取共享内存区域 数据，定时刷新界面,关闭定时器;实现串门数据的 发送。而荊助线程实时监视串口的状态，完成串口 数据的接收，并将接收的数据写入共亨内存区域。VC+4 6.0任图形编程方面有着极大的优越 性。在导航监控程序中设讣了导航数据显示以及实 时谋差曲线显示。导航数据显示利用无模式对话框 定时读取导航数据即可实现。实时谋差

5、曲线显示的 实现，同样利用无模式对话框,首先定时获得实时的 导航数据，然后与真实的导航数据相比较获得实时 误差。CHXMchart控件可以显示特定数组的曲线, 其中控件纨坐标可自动调节取值范围，具有很强的 口适应性，满足了误差显示的不确定性。考虑到界 面刷新的负担，只是显示当前一段时间内误差曲线, 将当前一段时间内的误差值放进CHXMchart控件 的特定数1,CHXMchart控件将能够读取特定数组 里而的导航误差数据，动态的显示导航实时误差曲 线。?1 W4-2O15 China Academic Journal Electronic Publishing House. All right

6、s reserved. httpXA 66航天控制2(X)5 年?1 W4-2O15 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpXA弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ ?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ 主线程?1 W4-2015 Chin

7、a Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ ?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ 图3导航监控程序工作流程图?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishin

8、g House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ ?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ 3.3导航仿真程序设计与实现导航计算机是组合导航系统的控制和计算中 心。为实现传感器信息的箱确同步，它分别向传感 器仿真计算机发送时间标志，然后以50Hz的频率 采集惯性器件信息，以1Hz的频率釆宾GPS信息与

9、星光敏感器信息,之后再进行捷联解算和滤波解算, 完成对传感器仿真计算机的控制和组合结果的输 出。为使导航算法易于移植到实际的工程应用中, 设计与实现导航仿真程序时，采用与实际的工程应 用情况相同的硬件PC104CPU模块，并对其进行串 口的扩展同时，采用“自顶向下”的模块化设计, 对导航仿真程序各模块的功能进行细化分別实 现了惯性捷联解算与组合导航滤波两个功能，其导 航仿真程序原理图如图4所示?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩

10、殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ ?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ 图4导航仿負程序原理图?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ ?1 W4-2015 China Ac

11、ademic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM弔誉弟，砌4PJ华讶：多们恩殲合纽合守肌半物理仿具糸统歧汁力天现 0/ 在设计导航仿真程序时，考虑真实情况下，导航的DOS功能，开发的串口通信同样也不能调用任何计算机有可能是裸机，导航程序不能调用任何现成现成的DOS功能。因此，仿真系统中利用MSC6.0?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved httpM 68航天控制2005 年提供的

12、outp()函数和inp()函数，以中断方式编写了 发送和接收字符的串口操作函数以及相关的子函数, 这种点接面向硬件的底层函数实现效率高，移植性 好，利用这些子函数分别实现了导航讣算机与导航 监控计算机以及传感器仿真计算机的串行通信。 3.4传感器仿真程序设计与实现传感器仿真计算机模拟仿真输出传感器信息。 传感器仿貞 程序首先根据导航监控程序预先设定的 航迹文件解算出航迹参数，然后在航迹参数的基础 上，根据导航监控程序设定的器件仿真误差参数，采 取加门噪声误差的方式，分别获得仿真惯性器件、 GPS接收机和星光敏感器的信息输出。其信息输出 格式与真实情况卜惯性器件、CPS接收机和屋光敏 感器信息

13、输出格式相同，当需要采用真实器件研制 原理样机，只需替换这些传感器仿真计算机导航计 算机即可适应。器可能发生故障;GPS接收机与星光敏感器的信息 输出一般都存在一定的延时。因此为了亘实仿真 传感器输出信息，在传感器仿真程序中设计了故障 模拟的功能同时在仿真输出的CPS接收机与星光 敏感器的信息中加入了延时量。4结论本文硏究的组合导航半物理仿真系统方案，采 用RS-232串行通信的分布式结构，硬件连接可幕, 软件上为提高系统的容错性，在信息交换流程上设 计了信息垂发的机制。实践表明，该系统在硬件连 接正常及各分系统按照流程启动的情况卜,谋码率 极低，能满足实时仿真耍求。限于文章篇幅，本文只 给出

14、了导城监控程序数据显示与误差曲线显示界 面，如图5所示。?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpWA 68航天控制2005 年/j-sbq sznsoai戸 .匕 士- 1 /宀、i t r-* 仇/ nn -Z- -厶 J.l. rr? A 4 Ux：?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpWA 68航天控制2005 年iw

15、rt gps足光.组合他糸炕另时腴抠旦示导就数据丈肘误差曲线显/?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpWA 68航天控制2005 年?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpWA 68航天控制2005 年图5导航监控程序数据显示与误差曲线显示界面?1 W4-2015 China Academic Journal Electro

16、nic Publishing House. All rights reserved. httpWA 68航天控制2005 年?1 W4-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. httpWA 68航天控制2005 年该仿真系统具冇仿真初始参数可控、导航性能 直观显示、可扩展性好等优点。系统的实时联调结 果表明，该系统不仅能够演示组合导航系统的工作 流程，而且能够有效验证各种导航算法，从而为型号 预研和立项提供基本依据为工程应用打下良好的 基础.参考文献I刘建业，袁信.CPS/惯性组合导航开发余统打中国惯性技术学报.1995,(1)： 62 李新刚，袁建平，罗建军分布式INS/GPS组合导航仿 真器开发J系统仿真学报，2004,(3) ：933 9353 Alison Brown. Neil Cercin Advanced GPS Hybrid Simulator Architecture. Proceedings of ION 5