MATLABGUI在慣導產品靜態定位測試中的應用*

(海裝重慶局 重慶 401121)

MATLABGUI在慣導產品靜態定位測試中的應用*

文鋼

(海裝重慶局 重慶 401121)

定位是慣性導航系統的一個重要功能,是慣導產品的一個必測項目。論文根據靜態定位的相關評定方法,利用計算機軟件技術,為某慣導產品的測試編寫了一個數據自動分析軟件。軟件應用MATLAB/GUI技術建立分析界面,通過人機交互界面操作和后臺數據處理,使整個測試過程簡便、結果直觀,降低了對操作人員的測試要求和工作量。

MATLAB/GUI;慣導產品;靜態定位測試

ClassNumberU666

1 引言

圓概率誤差(Circular Error Probable,CEP)常用來表示炮彈、導彈命中精度,以及評定艦船、飛機等運載體中慣性導航系統的位置、姿態和速度參數的精度[1～2],是評價慣導產品性能的重要指標之一。MATLAB/GUI以其在數據處理方面的優勢和方便強大的可視化功能,在許多產品研制測試工作中得到了非常廣泛的應用[3～6]。本文以某慣導產品靜態定位測試為例,將圓概率誤差的分析計算融入MATLAB/GUI人機交互軟件中,簡化了測試數據分析,方便了測試人員的工作。

2 圓概率誤差半徑計算方法

(1)

(2)

其中:Tij為第i次試驗,系統從零時刻至第j個采樣時刻所經過的導航時間;Δψij為第i次試驗第j個采樣時刻的緯度誤差;Δλij為第i次試驗第j個采樣時刻的經度誤差;ψij為第i次試驗第j個采樣時刻緯度觀測值。

將地球近似為半徑為R0球體,則將圓概率誤差半徑單位由千米換算成海里采用式(3)計算:

(3)

慣導產品連續運行時間不少于4小時,從系統進入導航狀態開始,以設定的時間間隔記錄系統輸出的參數值用于計算。

3 MATLAB/GUI界面設計

在MATLAB編程環境中,GUIDE(Graphical User Interface Development Environment,MATLAB圖形用戶接口開發環境)包括了一系列工具用于建立GUI對象,為用戶開發圖形界面提供了方便高效的集成開發環境。與句柄圖形法相比,GUIDE無需預先設定各個控件的大小與具體位置坐標,可在面板自主調節,在完成界面設計后,自動生成包含各個控件回調函數框架的m文件[8～10]。

根據系統對測試提出的要求,本文設計的軟件主要包括文件載入、結果顯示以及通道檢驗三個部分。

3.1 人機交互界面設計

根據某慣導產品靜態定位測試功能要求,利用GUIDE工具,在界面上設置相應的控件,如圖1所示。

圖1 人機交互界面

3.2 軟件流程及編程實現

3.2.1 文件載入

慣導產品測試軟件載入來自記錄儀的IMU輸出以及導航解算得到的信息。使用MATLAB中提供的預定義對話框,由測試人員自主選擇需要分析的數據路徑。例如,在“載入”控件的回調函數中,自主載入文件的代碼為

[FileName,PathName]=uigetfile(’*.dat’,’IMU數據’):

Name=strcat(PathNmae,FileName);

Imu_data=load(Name,’-ascii’);%載入

3.2.2 結果顯示

將圓概率誤差半徑的算法嵌入到“載入”控件的回調函數中,當數據載入完畢后,直接計算本次測試的參數,并在相應的控件上顯示測試持續時間、對準結束時間等參數,此外,在文件路徑控件處顯示數據文件的路徑,方便操作人員了解數據文件信息,代碼為

msgbox(’數據載入完畢!’,’提示’);

set(handles.pth_edit,’string’,PathName);

3.2.3 IMU通道檢查

IMU單元的輸出是導航解算的重要組成部分,是影響導航精度的重要因素,因此需要分析各個方向上慣性敏感器件的輸出情況。為實現此功能,在測試結果分析軟件中,設置了IMU通道檢查模塊。

以單選按鈕(Radion Button)的‘Value’屬性,獲得所需要分析通道的信息,代碼如下:

Statue(1)=get(handles.Forward_Acc,’value’);

Statue(2)=get(handles.Up_Acc,’value’);

Statue(3)=get(handlex.Right_Acc,’value’);

Statue(4)=get(handles.Forward_Gyo,’value’);

Statue(5)=get(handles.Up_Gyo,’value’);

Statue(6)=get(handles.Right_Gyo,’value’);

通過單擊“IMU通道分析”控件,即可彈出與IMU通道相對應的圖形分析結果。

為了更全面地分析測試結果,軟件還設置了“航跡圖”、“丟幀檢查”功能。

4 應用實例

以某慣導產品靜態精度測試為例,定位精度等部分參數的計算結果如圖2所示。

圖2 測試結果界面

測試人員只需選取記錄文件所在路徑,即可直觀獲得靜態測試分析結果,通過單擊相應的控件,完成其他部分的分析。

依據以上設計的靜態測試分析軟件,某慣導產品部分參數的計算結果如表1所示。

表1 靜態精度計算結果

某次靜態測試得到的航跡圖如圖3所示,其中,“*”為測試初始位置。IMU通道檢查的部分結果如圖4、圖5所示,從圖中可以看出,天向加速度計和天向陀螺的輸出趨勢平穩。

圖3 航跡圖

圖4 天向加速度計的脈沖輸出

圖5 天向陀螺脈沖輸出

5 結語

本文開發的靜態定位測試軟件能夠降低測試工作的復雜程度,但由于計算機內存容量對MATLAB運算數據量的影響,當測試時間較長時,會存在無法完成數據載入的問題。盡管如此,在運算數據量適當的情況下,與其他基于C語言的界面編程軟件相比,GUI的數據運算能力以及操作的便捷程度都能取得令人滿意的效果。

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ApplicationResearchofMATLAB/GUIinStaticPositioningTestingforInertialNavigationProducts

WEN Gang

(Representative Bureau in Chongqing, Naval Armament Department, Chongqing 401121)

Positioning is one critical function of INS, and its testing is a necessary item. By using computer software technology, the automatic data analysis software for a product testing based on certain evaluation method is written. The software creates analysis interface employing MATLAB/GUI, and combines with the human-computer interactive operation and background data procession. It achieves the convenient testing process, visual results, lower requirement of workload and capability for operator.

MATLAB/GUI, inertial navigation products, static positioning testing

2013年11月3日,

:2013年12月23日

文鋼,男,博士,工程師,研究方向:捷聯慣導系統研發、水中目標體的回聲特性。

U666DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.05.017