平台式惯导系统的软件设计
|
摘要
研制小型化、价格适宜、中高精度的船用惯导系统对我国的海军建设具有十分重要的意义。本文以实际工程为背景，完成了平台式惯性导航系统的软件设计与实现。
本文首先简要地分析了惯导系统的基本工作原理，给出了惯导系统的机械编排，介绍了基于PC/104总线技术的嵌入式导航计算机控制系统的硬件组成、结构和功能。本文重点完成基于DOS操作系统的嵌入式导航计算机系统软件设计和实现。为了解决单任务的DOS操作系统上完成对多任务的实时处理，本文引入事件驱动机制，提出了计算机实时控制系统事件驱动程序设计的基本模型，并将此模型应用于导航系统的软件设计，实现了导航系统事件驱动管理多任务的机制，很好地满足了惯导系统实时性和多任务性的要求。
同时，考虑到DOS图形环境下，人机交互图形界面的开发工作繁重且多数重复，本文充分借鉴Windows、X Window先进的图形编程思想，采用面向对象的程序设计方法，开发了支持中文显示的窗口系统软件，并利用窗口系统成功地开发出简洁、实用、可靠的惯导系统图形界面。
在惯导系统的对接联调实验中，本系统软件完成了无阻尼工作状态和水平阻尼工作状态的测试，实验结果表明软件实现了数学模型的功能。
It is very boortan for our counny naval bullding to develop ship inertial
navigation system(SINS) which has miniaturiZaion, well price and accuracy
Aimed at a practical engineering project, the paPer completes design and
realization of platform inertial navigation system.
The paPer first generalizes basic substance and mechanism layout of SINS.
The hardware component and function of the embedded navigation computer
control system based on PC/l04 bus technique is introduced. The paPer majors in
designing and realizing software of the SINS based on the DOS operation system.
To complete Mu1titaSk real-time control under the DOS operation system which is
a simple taSk system, the paPer introduces mechamsm of event driven, and
presents a fundarnental model to describe the prograrnming of real-time control
system. The model of programming has been applied to software design of the
navigation system. and to manage multitask which sa1isfy the need of real~time
and multitask control for the SINS.
Meanwhile. considering that the work of human graphic interface is hard and
repeating, the paper develops a window system supporting Chinese display with
the method of object-oriented programming. Advanced ideas of graPhic
programming in Windows and X Window are introduced to design of the window
system. Now the window system is aPplied successfully to developing practical
and reliable graPhic interfaces of the SINS.
We test tWo work states in the experiment. The results prove that the math
model come true in the software system.
本文首先简要地分析了惯导系统的基本工作原理，给出了惯导系统的机械编排，介绍了基于PC/104总线技术的嵌入式导航计算机控制系统的硬件组成、结构和功能。本文重点完成基于DOS操作系统的嵌入式导航计算机系统软件设计和实现。为了解决单任务的DOS操作系统上完成对多任务的实时处理，本文引入事件驱动机制，提出了计算机实时控制系统事件驱动程序设计的基本模型，并将此模型应用于导航系统的软件设计，实现了导航系统事件驱动管理多任务的机制，很好地满足了惯导系统实时性和多任务性的要求。
同时，考虑到DOS图形环境下，人机交互图形界面的开发工作繁重且多数重复，本文充分借鉴Windows、X Window先进的图形编程思想，采用面向对象的程序设计方法，开发了支持中文显示的窗口系统软件，并利用窗口系统成功地开发出简洁、实用、可靠的惯导系统图形界面。
在惯导系统的对接联调实验中，本系统软件完成了无阻尼工作状态和水平阻尼工作状态的测试，实验结果表明软件实现了数学模型的功能。
It is very boortan for our counny naval bullding to develop ship inertial
navigation system(SINS) which has miniaturiZaion, well price and accuracy
Aimed at a practical engineering project, the paPer completes design and
realization of platform inertial navigation system.
The paPer first generalizes basic substance and mechanism layout of SINS.
The hardware component and function of the embedded navigation computer
control system based on PC/l04 bus technique is introduced. The paPer majors in
designing and realizing software of the SINS based on the DOS operation system.
To complete Mu1titaSk real-time control under the DOS operation system which is
a simple taSk system, the paPer introduces mechamsm of event driven, and
presents a fundarnental model to describe the prograrnming of real-time control
system. The model of programming has been applied to software design of the
navigation system. and to manage multitask which sa1isfy the need of real~time
and multitask control for the SINS.
Meanwhile. considering that the work of human graphic interface is hard and
repeating, the paper develops a window system supporting Chinese display with
the method of object-oriented programming. Advanced ideas of graPhic
programming in Windows and X Window are introduced to design of the window
system. Now the window system is aPplied successfully to developing practical
and reliable graPhic interfaces of the SINS.
We test tWo work states in the experiment. The results prove that the math
model come true in the software system.
引文
[1]以光衢．惯性导航原理．航空工业出版社，1987：1—20页
[2]崔蓁．船用惯性技术的展望及发展建议．中国惯性技术学会第四届学术年会论文集．北海，1999：201—207
[3]任学章．本世纪末我国惯性技术发展水平及今后发展方向的探讨．中国惯性技术学会第四届学术年会论文集．北海，1999：201—207页
[4]黄德鸣，程禄编著．惯性导航系统．国防工业出版社，1986：10—150页
[5]黄德鸣，张树侠等编著．平台罗经．国防工业出版社，1988：10—12页，102-105页
[6]赵琳．计算机惯导控制系统的设计与实现．哈尔滨工程大学硕士学位论文．1992：25-26页
[7]陈明．天文导航系统与惯性导航系统的组合研究．哈尔滨工程大学硕士学位论文．1999：18-29页
[8]张晓红，孙枫．平台罗经惯导工作状态的转换．船舶工程．1997(5)：39—42页
[9]姜路，金纪顺．惯性导航系统的方位误差分析．导航．200l(1)：37—43页
[10]沈晓兵．带监控平台罗经的计算机控制．哈尔滨工程大学硕士学位论文．2000：42—64页
[ll]陈万春．PC／104——新一代嵌入式工业PC标准．微型机与应用．1996(9)：20—24页
[12]PC／104：The Embedded—PC Standard．AMPRO PRODLCT CATALOG．1995
[13]梁捷，龚文刚．嵌入式PC／104总线一种适用于海洋观测微机系统的理想标准总线．海洋技术．1995，14(3)：165—122页
[14]李如铁，唐军．船用计算机的新选择——嵌入式PC／104嵌入式计算机．中国修船．1997(5)：28—29页
[15]郭福成，李纲．PC／104嵌入式微机上实时多任务控制的实现．微计算机信息．1998(4)：32-33页
[16]石守东，安东．惯导系统的导航计算机设计．导航．1994(1)：81—86页
[17]张云生编著．实时控制系统软件设计原理及应用．国防工业出版社，1998：117—126页，189-195页
[18]李绍成．微机实时系统的事件驱动程序设计．微机发展．1996(4)：45—48页
[19]Jesse Liberty著．郭强，宋黎松等译．C++编程实例详解．电子工业出版社，1999：4-5页
[20]郝燕玲，袁赣南等．惯性组合导航系统中的微机应用技术．导航．199l(2)：99—104页
[21]乐慧康，仪维宪．平台罗经微机的软件可靠性设计．应用科技．1990(4)：13—18页
[22]纪明．平台式惯导系统初始对准及导航的软件设计．航空学报．1991，12(6)：311—316页
[23]秦圣峰．一个基于窗口的图形界面开发工具．计算机辅助工程．1995(2)：6l—66页
[24]蒋日升，贺毓辛．CAD交互界面设计环境及其应用．北京科技大学学报．1996，18(2)：107-111页
[25]费翔林，王晓虎等．一个基于面向对象程序设计方法的窗口系统．小型微型机算机系统．1992(3)：28—34页
[26]刘高嵩，张龙祥，DOS图形环境下窗口类的设计．长沙铁道学院学报．2000，18(2)：57—60页
[27]施小龙，葛玉宝等编．Borland C++3．1—4.0深入编程．北京：学苑出版社，1994：392—428页
[28]董士海，熊志国．窗口系统引论．国防工业出版社，1996：9—16页
[29]何自强，顾垒著．Windows与Windows XT 程序设计．陕西电子杂志社，1995：76-77页
[30]杨吻，席裕庚．图形用户界面开发环境 XWIN．计算机工程．1996(9)：23—25页
[31]许建国，魏文欣．基于DOS的多窗口系统的设计与实现．计算视研究与发展．1994，3l(5)：29-34页
[32]黄银园．基于消息驱动的光栅扫描雷达显示器软件设计．现代雷达．2000(2)：23—26页
[33]程梅女．一种并发中文图形界面的软件系统的构造．江汉大学学报．1996，13(3)：24-27页
[34]张明．面向对象的事件驱动程序的设计．南京邮电学院学报．1994，14(1)：63—69
[2]崔蓁．船用惯性技术的展望及发展建议．中国惯性技术学会第四届学术年会论文集．北海，1999：201—207
[3]任学章．本世纪末我国惯性技术发展水平及今后发展方向的探讨．中国惯性技术学会第四届学术年会论文集．北海，1999：201—207页
[4]黄德鸣，程禄编著．惯性导航系统．国防工业出版社，1986：10—150页
[5]黄德鸣，张树侠等编著．平台罗经．国防工业出版社，1988：10—12页，102-105页
[6]赵琳．计算机惯导控制系统的设计与实现．哈尔滨工程大学硕士学位论文．1992：25-26页
[7]陈明．天文导航系统与惯性导航系统的组合研究．哈尔滨工程大学硕士学位论文．1999：18-29页
[8]张晓红，孙枫．平台罗经惯导工作状态的转换．船舶工程．1997(5)：39—42页
[9]姜路，金纪顺．惯性导航系统的方位误差分析．导航．200l(1)：37—43页
[10]沈晓兵．带监控平台罗经的计算机控制．哈尔滨工程大学硕士学位论文．2000：42—64页
[ll]陈万春．PC／104——新一代嵌入式工业PC标准．微型机与应用．1996(9)：20—24页
[12]PC／104：The Embedded—PC Standard．AMPRO PRODLCT CATALOG．1995
[13]梁捷，龚文刚．嵌入式PC／104总线一种适用于海洋观测微机系统的理想标准总线．海洋技术．1995，14(3)：165—122页
[14]李如铁，唐军．船用计算机的新选择——嵌入式PC／104嵌入式计算机．中国修船．1997(5)：28—29页
[15]郭福成，李纲．PC／104嵌入式微机上实时多任务控制的实现．微计算机信息．1998(4)：32-33页
[16]石守东，安东．惯导系统的导航计算机设计．导航．1994(1)：81—86页
[17]张云生编著．实时控制系统软件设计原理及应用．国防工业出版社，1998：117—126页，189-195页
[18]李绍成．微机实时系统的事件驱动程序设计．微机发展．1996(4)：45—48页
[19]Jesse Liberty著．郭强，宋黎松等译．C++编程实例详解．电子工业出版社，1999：4-5页
[20]郝燕玲，袁赣南等．惯性组合导航系统中的微机应用技术．导航．199l(2)：99—104页
[21]乐慧康，仪维宪．平台罗经微机的软件可靠性设计．应用科技．1990(4)：13—18页
[22]纪明．平台式惯导系统初始对准及导航的软件设计．航空学报．1991，12(6)：311—316页
[23]秦圣峰．一个基于窗口的图形界面开发工具．计算机辅助工程．1995(2)：6l—66页
[24]蒋日升，贺毓辛．CAD交互界面设计环境及其应用．北京科技大学学报．1996，18(2)：107-111页
[25]费翔林，王晓虎等．一个基于面向对象程序设计方法的窗口系统．小型微型机算机系统．1992(3)：28—34页
[26]刘高嵩，张龙祥，DOS图形环境下窗口类的设计．长沙铁道学院学报．2000，18(2)：57—60页
[27]施小龙，葛玉宝等编．Borland C++3．1—4.0深入编程．北京：学苑出版社，1994：392—428页
[28]董士海，熊志国．窗口系统引论．国防工业出版社，1996：9—16页
[29]何自强，顾垒著．Windows与Windows XT 程序设计．陕西电子杂志社，1995：76-77页
[30]杨吻，席裕庚．图形用户界面开发环境 XWIN．计算机工程．1996(9)：23—25页
[31]许建国，魏文欣．基于DOS的多窗口系统的设计与实现．计算视研究与发展．1994，3l(5)：29-34页
[32]黄银园．基于消息驱动的光栅扫描雷达显示器软件设计．现代雷达．2000(2)：23—26页
[33]程梅女．一种并发中文图形界面的软件系统的构造．江汉大学学报．1996，13(3)：24-27页
[34]张明．面向对象的事件驱动程序的设计．南京邮电学院学报．1994，14(1)：63—69