基于Qt平台的惯导对准模拟仿真系统的设计与实现

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捷联惯性导航系统对准算法设计以及性能测试需要大量的实验数据,然而以实物作为基础进行测试势必将会导致系统开发周期过长、成本增加。所以,惯导对准仿真模拟系统的设计是一个热门课题,仿真实验成为验证惯导对准的热门方法。为了给仿真平台中惯导对准实验提供技术支撑,本论文开展基于Qt平台的惯导对准仿真系统的设计研究,主要内容如下:  首先,针对捷联惯性导航系统的工作原理进行阐述,根据实际功能的需求及系统平台的设计原则,进行仿真平台研究方案的设计。基于实际惯导对准工作中当GPS失效,及惯导系统长期工作精确度会有所下降考虑,启用母舰上的SAR进行惯导对准。本文使用外部信息合成孔径雷达(SAR)辅助惯导对准,以飞行器运载体导航对准系统为研究对象,实现惯导对准算法。  其次,为了能够满足系统在不同运动轨迹下的仿真要求,本文分析了飞行器不同运动方式的数学特性,通过设计运动轨迹发生器生成了载体的运动轨迹,并得到与轨迹相对应的惯导模拟数据,为惯导对准的仿真研究提供了数据来源。还针对飞行器运载体运动轨迹模块在叠加过程中,由于参数突变导致的惯性器件输出信息误差较大的问题,本文提出相邻模块的边界条件方法提高数据精度,实现了模块衔接过程中的平滑运动,并通过仿真对该方法的有效性进行了验证。  再次,根据模块化、对象化的设计思想,本文对仿真系统的功能和性能进行分析,并基于C++编程语言实现仿真界面设计,包括运动模块、导航信息的实时显示和曲线绘制模块、仿真验证模块、数据存储等诸多功能模块,完成仿真系统平台的整个搭建过程。在传统纯数字仿真基础上,本文利用建模软件3DS MAX构建运载体模型,使用图形库OpenGL将三维模型导入Qt平台,完成对运载体模型纹理色泽的渲染绘制及其运动方式的控制,实现惯导对准仿真系统中的三维视景显示。  最后,针对惯导对准算法进行性能分析和验证,为了使仿真数据能够和三维视景显示实时的对应,数据的传递采用SIGNAL机制实现实时传输,然后对惯导对准系统在不同运动条件下的进行了仿真实验,进而验证了惯导对准模拟仿真系统的准确性和可行性。
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