哈工大导航原理作业

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哈工大自动控制原理大作业

哈工大自动控制原理大作业

自动控制原理大作业1.题目在通常情况下,自动导航小车(AGV )是一种用来搬运物品的自动化设备。

大多数AGV 都需要有某种形式的导轨,但迄今为止,还没有完全解决导航系统的驾驶稳定性问题。

因此,自动导航小车在行驶过程中有时会出现轻微的“蛇行”现象,这表明导航系统还不稳定。

大多数的AGV 在说明书中都声明其最大行驶速度可以达到1m/s ,但实际速度通常只有0.5m/s ,只有在干扰较小的实验室中,才能达到最高速度。

随着速度的增加,要保证小车得稳定和平稳运行将变得越来越困难。

AGV 的导航系统框图如图9所示,其中12=40ms =21ms ττ, 。

为使系统响应斜坡输入的稳态误差仅为1%,要求系统的稳态速度误差系数为100。

试设计合适的滞后校正网络,试系统的相位裕度达到50 ,并估计校正后系统的超调量及峰值时间。

()R s ()Y s2.分析与校正主要过程2.1确定开环放大倍数K100)1021.0)(104.0(lim )(lim =++==s s s sK s sG K v (s →0) 解得K=100)1021.0)(104.0(100++=s s s G s 2.2分析未校正系统的频域特性根据Bode 图:穿越频率s rad c /2.49=ω相位裕度︒---=⨯-⨯--=99.18)2.49021.0(arctan )2.4904.0(arctan 9018011γ 未校正系统频率特性曲线由图可知实际穿越频率为s rad c /5.34=ω2.3根据相角裕度的要求选择校正后的穿越频率1c ω现在进行计算:︒︒︒--=+=---55550)021.0(arctan )04.0(arctan 901801111c c ωω则取s rad c /101=ω可满足要求2.4确定滞后校正网络的校正函数 由于11201~101c ωω)(=因此取s rad c /110111==ωω)(,则由Bode 图可以列出 40)1lg(20)1lg(40)110lg(2022+=+ωω 解得s rad /1.02=ω于是1.0=β 则滞后网络传递函数为1101)(++=s s s G c ,10=T 2.5验证已校正系统的相位裕度已校正系统的开环传递函数为:)110)(1021.0)(104.0()1(100)()(++++=s s s s s s G s G c 相位裕度︒----=-⨯-⨯-+-=2.51)100(arctan )10021.0(arctan )1004.0(arctan )10(arctan 901801111γ校正后的相位裕度大于50°,满足设计要求。

卫星导航系统_哈尔滨工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

卫星导航系统_哈尔滨工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

卫星导航系统_哈尔滨工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在卫星导航系统的结构中,向用户发射导航信号,为用户提供导航服务的是:答案:空间段2.北斗三号卫星导航系统中,MEO、IGSO和GEO距离地面的高度分别为:答案:21528km、35786km、35786km3.卫星导航时间系统的表现形式为周和周内秒,其中,周内秒表示不足一周的秒数,它的最大值是:答案:604800秒4.北斗D1导航电文一个子帧含有多少比特的信息:答案:3005.播发D1导航电文的北斗卫星是:答案:MEO/IGSO卫星6.信号跟踪时哪个支路会输出噪声:答案:Q支路7.GNSS观测值是以接收机()位置为准的,所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。

答案:天线的相位中心8.接收信号中存在多普勒频移的原因是:答案:接收机与卫星之间存在相对运动9.下列接收机的哪种启动模式耗时最长:答案:冷启动10.()指出卫星绕地球做椭圆运动,地球是椭圆的一个焦点。

答案:开普勒第一定律11.GPS和北斗导航电文中播发的电离层延迟模型改正参数对应的经验模型是:答案:Klobuchar模型12.信标差分对的覆盖范围为:答案:300 km13.不同卫星间做差可以消除()的影响。

答案:接收机钟差14.在无中断情况下,导航系统在整个飞行阶段满足精度和完好性需求的能力,它对应的航空所需导航性能的指标为:答案:连续性15.在非精密进近阶段,基于性能的导航手段可以采用()来支持。

答案:RAIM16.下列为美国发展的陆基增强系统是:答案:LAAS17.分布式组合法一般分几步处理子系统的数据:答案:两步18.以下项目中,BDS系统与GPS系统的相同之处为:答案:以上均不是19.卫星定位按照接收机位置是否变化可分为静态定位和()两类答案:动态定位20.BDS导航电文不包含:答案:距离观测值21.相比于第一代卫星导航系统,第二代卫星导航系统的特点有:答案:信号载波频率提升卫星数量增加采用测时-测距体制提升卫星轨道高度22.以下属于GPS现代化内容的是:答案:先进的原子钟新的信号体制23.以下卫星导航系统采用码分多址的是:答案:北斗GalileoGPS24.下面关于伪随机噪声码的说法正确的是:答案:伪随机噪声码可以作为扩频通信中的扩频码伪随机噪声码可以人为控制伪随机噪声声可以作为卫星导航信号中的测距码伪随机噪声码具有白噪声统计特性25.评价信号捕获性能的指标通常有:答案:虚警概率捕获概率漏检概率捕获灵敏度26.对于一颗在无摄运动下的卫星,其()参数为常数。

L1-导航原理(哈工大导航原理、惯性技术课件)讲解学习

L1-导航原理(哈工大导航原理、惯性技术课件)讲解学习

陶瓷 壳体
球形 转子
球形电极 自转轴
钛离子泵
缺陷:结构复杂、昂贵
Lecture 1 -- Introduction
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5.2 低成本、小型化
环形激光陀螺 (Ring laser gyro -- RLG) 1960s 早期开始研制, 1970s 后期进入实用
光纤陀螺 (Fiber Optical Gyro – FOG) 1970s 开始研制, 1980s 早期进入实用
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4.2 历史: 陀螺罗经
陀螺仪被寄予希望, 但面临着自动寻北 的挑战
1908年, Anschutz (德国) 发明了陀螺罗经 (gyro compass)
1909年, Sperry (美国) 也独 立研制出陀螺罗经.
—— 陀螺罗经的出现标志着陀螺仪技术 的现代应用的发端
Lecture 1 -- Introduction
Lecture 1 -- Introduction
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4.2 历史: 在航海的应用
磁罗盘 (Magnetic compass) 被用于早期的航海
19世纪后期,大量的木质 轮船被钢铁材质的轮船取代, 使磁罗盘的效能受到影响.
磁罗盘的使用在地球两极 附近受到限制 寻找替代的方向指示装置
Lecture 1 -- Introduction
Exam: Close book, close note Contact: 15204694662
Lecture 1 -- Introduction
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惯性导航的特点: 自主 (Autonomous, self-contained) 只依赖于对载体的惯性测量 (借助加速度计、陀螺仪) 连续稳定的输出

“导航原理”实验教学课程思政探索与实践

“导航原理”实验教学课程思政探索与实践

2024.1黑龙江教育·理论与实践一、引言科技发展急需人才,人才培养取决于教育。

当前,随着我国社会改革的不断深化,社会思潮多样并存,各种思想交相融合,多元文化冲突更加频繁。

而学生正处于知识体系、思维方式和价值观念的形成时期,极易受到各种现象、观点、言论的影响。

极端个人主义、拜金主义、享乐主义等不良思潮给学生带来了消极影响,导致部分学生理想信念迷失、道德行为欠缺[1]。

如何培养富有社会责任感的创新人才,是近年来高等教育特别关注和不断探讨的课题。

专业课程教学融入思政元素,正是解决上述问题的一种尝试,也是加强和改进学生素质教育的一种探索[2]。

这种方式符合高等教育与时俱进的发展需要,不仅能够克服人才培养中的种种弊端,也极大地推动了高等教育的改革和创新,具有十分重要的意义[3]。

然而,课程思政在我国高校实施的时间并不长,还有待进一步健全和完善,尚需在理论上深入研究,在实践中总结经验。

文章结合“导航原理”实验教学的特点,将课程思政融入实验教学中,探索与实践该种教学方式对当代学生素质教育的提升效果。

二、“导航原理”实验教学特点“导航原理”作为高等工科院校控制科学与工程学科或航空宇航科学与技术学科的一门专业课程,是学习后续专业课程,如“飞行器控制与制导”“航天器控制”“无人机控制”“最优导航与滤波”等的基础。

“导航原理”实验教学不仅要帮助学生建立起惯性空间的概念,使学生加深对惯性器件结构特点、工作原理和基本特性的了解,实现对理论知识的验证,更重要的是通过实验使学生领悟惯性导航原理的应用规律,提高学生的动手能力、工程实践能力、设计能力和创新能力。

惯性导航系统是导弹和火箭的“眼睛”和“大脑”,提高惯性导航系统的精度是精确打击的关键。

惯性导航器件和系统的设计与制造需要精益求精的工匠精神和创新精神。

“导航原理”实验教学以培育学生科研实践能力和创新精神为目标,融合了国家战略、人才培养内涵式建设、学生个性化发展等多方面的内容[4],具有深厚的课程思政资源和基础。

卫星定位导航原理知到章节答案智慧树2023年哈尔滨工业大学

卫星定位导航原理知到章节答案智慧树2023年哈尔滨工业大学

卫星定位导航原理知到章节测试答案智慧树2023年最新哈尔滨工业大学第一章测试1.北斗三代系统的组成是()。

参考答案:24 MEO+3 GEO+3 IGSO2.下列不属于GPS的功能的是()参考答案:短报文通信3.()导航系统覆盖范围在2000km~3000km之间。

参考答案:远程导航系统4.对于GPS系统,地面观测者相同方位每天提前()见到同一颗GPS卫星。

参考答案:4min5.北斗系统包含哪些部分()。

参考答案:其余都是6.下图星座是()参考答案:北斗7.导航系统的技术指标主要有()。

参考答案:定位速率;系统可靠性;覆盖范围;定位精度8.下列属于GPS的功能的是()参考答案:授时;测速;定位导航9.子午系统的地面控制部分包括()。

参考答案:控制中心;注入站;跟踪站10.子午星系统有8颗卫星。

()参考答案:错11.北斗二代系统是被动定位系统。

()参考答案:对12.以下星座不可以达到全球全天候不间断覆盖的效果。

()参考答案:错第二章测试1.开普勒方程是描述偏近点角和()的关系。

参考答案:平近点角2.由于地球自转轴收到地球内部质量不均匀影响,地极点在地球表面上位置随时间而变化的现象称为()。

参考答案:极移现象3.确定卫星在轨道上的顺势为之的开普勒轨道参数是()。

参考答案:真近点角4.关于以下电文帧结构,说法不正确的是()。

参考答案:该电文帧为北斗电文帧5.下式中,旋转哪个参量是使得轨道平面与赤道平面相重合()。

参考答案:6.开普勒第三定律与()有关。

参考答案:轨道长半轴;卫星运行周期7.以下关于GPS卫星导航电文的描述正确的是()。

参考答案:基本单位长度为1500bit;一个主帧包括5个子帧8.星历信息中不包括()参考答案:卫星时钟校正量;卫星识别号和健康状态;全部卫星的粗略星历9.协议天球坐标系需要扣除()参考答案:章动现象;岁差现象10.协议地球坐标系最终要转化为协议天球坐标系。

()参考答案:错11.如果考虑接收机钟差,4颗星即可定位。

1.导航原理第一章2

1.导航原理第一章2

导航原理(principle of navigation)i) 使用教材:无(主要是没有合适的教材,要自己编)。

ii)参考书:1.惯性导航原理,邓正隆,哈尔滨工业大学出版社,1994;2.GPS卫星导航定位原理与方法,刘基余,科学出版社,2003;3.Elliott D. Kaplan. Understanding GPS:principles andapplications(second edition).中译本:1)GPS原理与应用(第一版),邱致和(20所),电子工业出版社;2)GPS原理与应用(第二版),寇艳红(北航),电子工业出版社,2007。

4)Pratap Misra,Per Enge. Global Positioning System: Signals, Measurements and Performance(second Edition).中译本: GPS 信号,测量与性能(第二版),罗鸣等,电子工业出版社;iii)课程考核方式:课堂大作业形式。

iv)课程的主要内容:惯性导航部分;北斗部分;GPS部分;天文导航部分;组合导航部分;新增部分:量子导航Simulation-based(粒子滤波)。

瑞典林雪平大学(LinkOping University)的Rickard Karlsson提出一种无需GPS即可定位并导航的新技术。

第一章导航及其发展§1.1 导航的基本概念1、导航的定义在各种复杂的气象条件下,采用最有效的方法并以规定的所需导航性能,引导运载体航行的过程(引导运载体按一定航线从一个地点(出发点)到另一个地点(目的地)的过程)。

2、导航参数导航过程中需要用来完成导航任务的参数。

载体的位置、速度、姿态(角度)等,其中最重要的参数是确定载体的位置,即定位。

所以,导航的核心就是定位。

3、导航的任务1)引导运载体进入并沿预定航线航行;2)导引运载体在夜间和各种气象条件下安全着陆或进港。

导航原理 大作业 哈工大

导航原理 大作业 哈工大

2. 程序设计说明及代码
2.1 仿真需要的两个子程序 (1)四元数求逆子函数 %四元数求逆函数 function [ qni ] = qiuni( q ) q(1)=q(1); q(2)=-q(2); q(3)=-q(3); q(4)=-q(4); qni=q; end (2)四元数相乘子程序 %四元数相乘计算函数 function [q]=quml(q1,q2); lm=q1(1);p1=q1(2);p2=q1(3);p3=q1(4); q=[lm -p1 -p2 -p3;p1 lm -p3 p2;p2 p3 lm -p1;p3 -p2 p1 lm]*q2; end 2.2 第一种情形:正对导弹进行地面静态测试(导弹质心相对地面静止) (1)用方向余弦矩阵计算,MATLAB 程序如下: function dcm g0=[0;0;9.8];%重力加速度在地里坐标系中的分量表示 wx=15/180*pi; wy=20/180*pi; wz=-10/180*pi; w=sqrt(wx^2+wy^2+wz^2); %四阶近似 I=eye(3); S=1-w^2/6; C=1/2-w^2/24; W=[0,-wz,wy;wz,0,-wx;-wy,wx,0]; c=I+S*W+C*W^2;%载体坐标系到初始坐标系的方向余弦阵 c=inv(c)%初始坐标系到载体坐标系的方向余弦阵 g=c*g0%重力加速度在载体坐标系中的分量 end 在MATLAB命令窗口输入dcm,即得到如下结果: c = 0.9253 0.2129 0.3139 -0.1233 0.9515 -0.2821 -0.3587 0.2223 0.9067
g = -3.5160 2.1791 8.8842 2.3 第二种情形:导弹正在飞行中 MATLAB 程序如下: %主程序

哈工大卫星定位导航原理实验报告

哈工大卫星定位导航原理实验报告

卫星定位导航原理实验专业:班级:学号:姓名:日期:实验一实时卫星位置解算及结果分析一、实验原理实时卫星位置解算在整个GPS接收机导航解算过程中占有重要的位置。

卫星位置的解算是接收机导航解算(即解出本地接收机的纬度、经度、高度的三维位置)的基础。

需要同时解算出至少四颗卫星的实时位置,才能最终确定接收机的三维位置。

对某一颗卫星进行实时位置的解算需要已知这颗卫星的星历和GPS时间。

而星历和GPS时间包含在速率为50比特/秒的导航电文中。

导航电文与测距码(C/A码)共同调制L1载频后,由卫星发出。

本地接收机相关接收到卫星发送的数据后,将导航电文解码得到导航数据。

后续导航解算单元根据导航数据中提供的相应参数进行卫星位置解算、各种实时误差的消除、本地接收机位置解算以及定位精度因子(DOP)的计算等工作。

关于各种实时误差的消除、本地接收机位置解算以及定位精度因子(DOP)的计算将在后续实验中陆续接触,这里不再赘述。

卫星的额定轨道周期是半个恒星日,或者说11小时58分钟2.05秒;各轨道接近于圆形,轨道半径(即从地球质心到卫星的额定距离)大约为26560km。

由此可得卫星的平均角速度ω和平均的切向速度v s为:ω=2π/(11*3600+58*60+2.05)≈0.0001458rad/s (1.1)v s=rs*ω≈26560km*0.0001458≈3874m/s (1.2) 因此,卫星是在高速运动中的,根据GPS时间的不同以及卫星星历的不同(每颗卫星的星历两小时更新一次)可以解算出卫星的实时位置。

本实验同时给出了根据当前星历推算出的卫星在11小时58分钟后的预测位置,以此来验证卫星的额定轨道周期。

本实验另一个重要的实验内容是对卫星进行相隔时间为1s的多点测量(本实验给出了三点),根据多个点的测量值,可以估计Doppler频移。

由于卫星与接收机有相对的径向运动,因此会产生Doppler效应,而出现频率偏移。

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Assignments of Inertial Navigation 《惯性导航》作业1
Autumn 2018
Assignment 1: Aircraft Displaying on the Earth
Attached is a group of MA TLAB programs for displaying an aircraft near the surface of the Earth, as shown in figure 1.1 which is drawn by running the program main.m.
If you input the longitude, latitude, heading, pitching, and rolling angles (all in degree), and click the updating button, then the aircraft are expected to be displayed at a proper position on the Earth, and with proper attitude. The coordinates of each vertex of the aircraft 3D model occupies a row in the matrix vtx.
Before you click the updating button for the first time, the aircraft is hidden at the center of the Earth. Please rewrite the program redraw.m by adding the necessary rotation and shifting operations to the vertex coordinates of the aircraft. The acquired position and attitude information has been stored in the variables lon, lat, head, pitch and roll. With each updating, the coordinates of the aircraft in vtx in the MA TLAB drawing frame (same as the Earth frame) need to be re-calculated, instead of being kept the same as their values in the original 3D model (vtx0). That is, in the program redraw.m, you need to replace the command line vtx=vtx0 with your own codes for re-calculating vtx.
And please explain the rationale behind your rewriting.
作业报告
一.理论基础
a. 旋转变换矩阵
在坐标系中,可以通过旋转角度知道一个点在新旧坐标系的坐标 在这样的旋转变化下存在如下的坐标变换矩阵:
[x ′y ′z ′
]=[100
0cosα
sinα0−sinαcosα][x y z
] 同样的,绕y 轴和z 轴旋转的坐标变换矩阵为:
[x ′
y ′z ′
]=[cosβ0−sinβ0
10sinβ0cosβ][x
y z ] [x ′y ′z ′
]=[cosγsinγ0−sinγ
cosγ000
1][x y z ] 其中α、β、γ分别代表绕轴旋转的角度。

b. 平移变换矩阵
为了将飞机平移到给定经纬度的地球表面,需要在旋转之后的坐标上加上地球半径的分量
在球坐标系和直角坐标系中有如下的转换关系:
{x =Rsinθcosφy =Rsinθsinφz =Rcosθ
二.设计思路
程序的整体思路分为两部分,第一部分在初始位置根据经度、维度、航向角、俯仰角和滚转角计算出坐标旋转矩阵,第二部分根据经度纬度计算出坐标平移矩阵,将转换好的飞机平移到平面。

a.坐标旋转
1.由经纬度计算出地球坐标系到给定经纬度下的地理坐标系的方向余弦矩阵。

rotate_z = [cosd(lon+90),sind(lon+90),0;-sind(lon+90),cosd(lon+90),0; 0,0,1]; %地球坐标系到地理坐标系绕Z 轴旋转
rotate_x = [1,0,0;0,cosd((90-lat)),sind((90-lat));0,-sind((90-lat)),cosd((90-lat))]; %地球坐标系到地理坐标系绕X 轴旋转
rotate_y = [1,0,0;0,1,0;0,0,1]; %地球坐标系到地理坐标系绕Y 轴旋转
rotate=rotate_y*rotate_x*rotate_z; %地球坐标系到地理坐标系方向余弦矩阵
2.由航向角、俯仰角、偏航角计算出当前机体坐标系到旋转后机体坐标系的方向余弦矩阵 pose_z = [cosd(head),sind(head),0;-sind(head),cosd(head),0; 0,0,1]; %地理坐标系到机体坐标系绕Z 轴旋转
%地理坐标系到机体坐标系绕X轴旋转
pose_y = [cosd(roll),0,-sind(roll);0,1,0;sind(roll),0,cosd(roll)];
%地理坐标系到机体坐标系绕Y轴旋转
pose = pose_y*pose_x*pose_z;
%地理坐标系到机体坐标系方向余弦矩阵
3.将之前得到的方向余弦矩阵相乘得到最终的方向余弦矩阵。

由于在两次旋转之后的机体坐标系下,所有点的坐标应与初始机体坐标系下所有点的坐标相同,故可得
rotate =pose*rotate;
%最终的坐标转换矩阵
vtx1 = vtx0';
for i=1:5710
vtx2(:,i) =rotate\vtx1(:,i);
end
vtx3 = vtx2';
b.坐标平移
vtx(:,1) = vtx3(:,1)+re*cosd(lat)*cosd(lon);
vtx(:,2) = vtx3(:,2)+re*cosd(lat)*sind(lon);
vtx(:,3) = vtx3(:,3)+re*sind(lat);
三.结果展示
最终效果图显示如下。

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