北航惯性导航综合实验四实验报告Word下载.docx

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图4-1-1USB_PCL6045B评估板原理框图

如图4-1-1所示，CN11接口主要用于外部电源连接，可以选择DC5V单一电源或DC5V/24V电源。

CN12接口是USB信号接口，用于USB_PCL6045评估板同计算机的数据交换。

USB_PCL6045评估板已经完成对PCL6045B芯片的底层程序开发和硬件资源与端口的驱动，并封装成156个API接口函数。

用户可直接在VC环境下利用API接口函数进行编程。

五、实验内容

1、操作步骤

1）检查电机驱动电源（24V）

2）检查USB_PCL6045控制板与上位机及电机驱动器间的连接电缆

3）启动USB_PCL6045控制板评估测试系统检查系统是否正常工作。

4）运行编写的定长运动程序，并比较实际位移与设定位移。

5）修改程序设定不同运动长度，并重复执行步骤4）。

6）对记录实验数据，并进行误差分析。

2、实验数据处理

基于VC的控制界面：

本次实验必须先设计控制系统的上位机，通过上位机的串口向下位机发送

制导轨运动的目的。

系统的控制界面如图1所示:

图1系统的控制界面

控制导轨运动，运动采取正向运动，再返回，即IMU的实际运行位移为

零。

并保存数据

控制界面的应用程序

源程序仅写出VC中按钮的响应程序：

voidCAaaDlg:

:

Online（）////定长运动

{

//TODO:

Addyourcontrolnotificationhandlercodehere

USB_initial（）;

USB_default_set（）;

USB_set_org」ogic（AXS_AX,0）;

〃原点开关的逻辑，负逻辑

USB_set_el_logic（AXS_AX,0）;

//硬极限输入逻辑，低电平使能

USB_set_sd_logic（AXS_AX,0）;

〃减速开关的输入逻辑，负逻辑

USB_set_alm」ogic（AXS_AX,1）;

//报警输入信号逻辑

USB_set_inp_logic（AXS_AX,1）;

//in的输入信号逻辑

USB_ez_logic（AXS_AX,0）;

//Z相的输入逻辑

USB_set_pls_outmode（AXS_AX,1）;

USB_set_out_enable（AXS_AX,1）;

//脉冲输出使能

//USB_jog_continue（AXS_AX,150,20000,20,20,20,20,1,30000）;

USB_start_tr_move（AXS_AX,m_dist,0,m_inspeed,5000,5000）;

//USB_tv_move（AXS_AX,150,2000,3000）;

/*USB_v_change（AXS_AX,5000,5000）;

while

（1）

USB_get_speed（AXS_AX,&

m_speed）;

UpdateData（FALSE）;

MSGmsg;

while（PeekMessage（&

msg,0,0,100,PM_REMOVE））{

TranslateMessage（&

msg）;

DispatchMessage（&

}

Sleep（100）;

*/

OnButton1（）//////停止运动

AddyourcontrolnotificationhandlercodehereUSB_sd_stop（AXS_AX）;

OnGetSpeed（）//////获得速度

AddyourcontrolnotificationhandlercodehereUSB_get_speed（AXS_AX,&

}voidCAaaDlg:

OnButton3（）///OK按钮程序{

AddyourcontrolnotificationhandlercodehereUpdateData（true）;

3,处理数据

由实验原理可知，惯性测量单元（IMU）可以通过自身独立的测量结果进

行积分，计算出目标运动的角度和位移等量。

本次实验就是利用IMU的加速度

计的某一敏感轴测量导轨运行的加速度，通过加速度两次积分得到物体的位移，计算结果如图2所示：

实验经过往返，从原理上讲位移应该为零。

处理结果：

位移曲线：

速度曲线:

4,源程序：

惯性器件综合实验我的作业实验四\X300000_V10000.txt'

）;

T=1/200;

%%%%单位为秒

g=9.78;

Ax=A（:

4）*g/1OOO;

%%%提取加速度计的值转化为mQ2

Ax=Ax*（1.0009）-0.0036595*g;

vx=zeros（12657,1）;

sx=zeros（12657,1）;

u=zeros（12657,1）;

%%%%%计算位移

fori=2:

12657

vx（i）=vx（i-1）+（Ax（i-1）+Ax（i-1））*T/2;

sx（i）=sx（i-1）+（vx（i-1）+vx（i））/2*T+0.5*A（i-1）*T*T;

u（i）=i;

end

figure

plot（u/100,vx）;

xlabel（'

时间/秒'

）,ylabel（'

速度米/秒'

plot（u/100,sx）;

位移米'

5,实验结果分析

从原理上讲IMU做往返运动，位移应该出现增大和减小的趋势，但是由于各种误差角，而且滑轨也不能保证当地水平，在计算过程中，也未减去有害加速度。

所以误差很大。

而且根据所采集的数据可知加速度计并没有感知方向，在实验过程中应该根据计算脉冲与时间，自己计算方向时间

惯性导航系统半物理仿真实验

、实验目的

进行惯导系统半物理仿真实验，以验证惯性器件真实误差特性情况下惯性导航系统的性能。

二、实验内容将采集到陀螺仪与加速度计的真实误差数据叠加到轨迹发生器产生的导航参数真值上，进行惯导解算，并分析误差特性。

真实的陀螺仪、加速度计或IMU，数据采集系统和数据处理计算机。

四、实验步骤

（1）采集实验数据

（2）处理采集的实验数据，生成半物理的惯性器件误差数据

（3）生成半物理的导航数据，进行导航解算

（4）对导航解算结果进行分析

（5）完成实验报告

五、实验内容及结果

（1）半物理仿真数据的生成：

a）应用前面IMU实验或惯性导航系统动态实验中采集的陀螺仪与加速度计的静态数据DATA

b）对以上采集的静态数据求取均方差X（结果为X度/小时或Xg）

c）将DATA中数据去掉均值生成新的数据DATA1（器件噪声）

d）自己设定要仿真的陀螺或加速度计的精度丫（度/小时或g）

e）将DATA1中数据乘以Y/X生成新的数据DATA2（半物理仿真噪声）

f）从DATA2中读取数据并叠加到轨迹发生器产生的标准数据（不含噪声）上，

进行导航解算。

（如初始采集的数据长度不够，可以将DATA2中数据重复利用，即将生成一个几倍长度于DATA2和数据文件DATA3，并从DATA3中读取半物理数据并叠加到轨迹发生器产生的标准数据上）

（2）加半物理仿真噪声数据的导航结果：

轨迹笈注器的航向角误差

（3）叠加噪声的导航结果:

叠加哩声后的东向速度误差

~1

70r

60-

SO-

40

30

20

，0|

Q

I

j

■10-

5

1015

叠加嗥声后的的北向速度误差

XTfl

叠加嚨声后的的航向莆误差

（4）结果分析：

由实验结果可见，叠加的仿真噪声数据对姿态的解算影响很大；

但由于所加噪声较小，所以噪声数据对位移和速度的解算影响不大。

六，源程序

clear,clc

invout=load（惯导实验数据第四次实验第四部分半物理仿真数据生成方法

及数据格式说明\IMU数据\invout.dat'

）;

CaijiShuju=load（惯导实验数据第四次实验第四部分半物理仿真数据生

成方法及数据格式说明\IMU数据\data2.txt'

W=CaijiShuju（:

3:

5）;

F=CaijiShuju（:

9:

11）;

W_pingjun=mean（W）;

F_pingjun=mean（F）;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%生%成%噪%%声%%%%%%%%%%%%%%%wx=W（:

1）-W_pingjun（1,1）;

%器件噪声

wy=W（:

2）-W_pingjun（1,2）;

wz=W（:

3）-W_pingjun（1,3）;

fx=F（:

1）-F_pingjun（1,1）;

2）-F_pingjun（1,2）;

3）-F_pingjun（1,3）;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%求%陀%螺%均%%方%差%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%N=size（W）;

n=N（1,1）;

%%%%%%%%%%陀%螺%%的精度设为0.5度/小时%%%%%%%%%%%%%%%%%%%w_jingdu=0.5/3600*pi/180%0.5度/小时转成弧度

sx=0;

fori=1:

n

sx=sx+（W（i,1）-W_pingju门（1,1））人2

wx_junfangcha=sqrt（sx/n）;

%x陀螺的均方差

wx1=w_jingdu/wx_junfangcha;

Wx=wx*wx1%半物理仿真噪声Wx

sx=sx+（W（i,2）-W_pingju门（1