作者：& 作者本人请参看
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学位授予单位：&
授予学位：硕士
学位年度：2012
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摘要:（该内容经过伪原创处理，请直接查看目录）井斜丈量单位研讨是基于捷联惯性导航道理，由三轴光纤陀螺和三轴加快度计组成惯性丈量单位，经由过程数学平台及时地解算出载体的姿势角、地位和速度等参数。本课题以石油勘测和开采为配景，运用于长时光、远间隔和持续井斜丈量的场所。从随钻井斜丈量的道理动身，采取捷联惯性导航体系替换传统的平台惯性导航体系，应用光纤陀螺和加快度计组成的惯性敏感单位替换传统的磁通门和加快度计的构造，实用于具有磁场搅扰的场所。本文具体地剖析了井斜丈量的任务道理和丈量体系中存在的各类静态误差和静态误差，并对分歧的误差赔偿办法停止了评论辩论，经由过程24地位标定试验、速度标定试验、温度试验、两地位扭转闭环掌握试验等停止误差赔偿。井斜丈量单位研讨从其丈量道理、丈量误差剖析与赔偿、姿势解算办法和载体姿势信息显示等方面作为切入点，具体剖析和设计了井斜丈量试验平台，重要完成的研讨任务包含四个方面：（1）具体地论述了井斜丈量的任务道理，树立捷联姿势矩阵的数学表达式，并对三种分歧的姿势解算办法（欧拉角法、偏向余弦法和四元数法）停止剖析评论辩论，肯定采取四元数法停止姿势更新解算。（2）构建井斜丈量单位试验平台，包含电源模块、数据收集和处置模块、机电闭环掌握模块和通讯模块等。（3）重点剖析了丈量体系中存在的静态和静态误差，对误差赔偿办法停止剖析与评论辩论，树立IMU误差模子，特殊地对静态误差中的正交误差赔偿提出了新的赔偿办法，获得优越的赔偿后果。采取静基座初始瞄准办法，Kalman滤波算法停止初始瞄准中的精瞄准，以取得初始地位的准确的捷联姿势矩阵。采取两地位法办法改良体系的可不雅测性，以进步参数估量精度和速度。（4）完成了井斜丈量体系的静态测试，并对发生的丈量误差停止了剖析，提出了能够存在的误差影响身分。经由过程静态地位试验，姿势角可取得较高的丈量精度，根本知足井斜丈量的目标。应用Labview停止数据收集界面和姿势信息显示界面设计，具有优越的交互性和及时性的特色。
Abstract:Deviation measure research is based on strapdown inertial navigation principle by triaxial fiber optic gyro and three axis accelerate meter is composed of an inertial measurement unit, through mathematical platform timely solution calculated carrier attitude angle, position and velocity parameters. This topic in petroleum exploration and production as the background, with long time, distance and continuous deviation measurement places. From the principle of drilling measurement with, take the strapdown inertial navigation system replaced the traditional platform inertial navigation system, the application of fiber optic gyro and accelerate the meter is composed of inertial sensitive unit replace traditional fluxgate and accelerate construction of meter, practical in field with a magnetic field interference. The specific analysis of the various types of static error and the static error deviation measurement task truth and measurement system, and of different error compensation method to carry on the comment on the debate, by 24 position calibration test, speed rotary closed-loop control test stop error compensation assignment of the test, temperature test, the two bit twist. Deviation measure research from the measuring principle, measuring error analysis and compensation, posture solution calculation method and carrier posture information display as a starting point, specific analysis and design the deviation test measurement platform, accomplish important research work includes four aspects: (1) specifically discusses the deviation measurement task truth, establish the mathematical expression of the strapdown attitude matrix, and on three different posture solution method (Euler angles method, the deflection cosine method and quaternion method) analysis and comment on the debate must take the quaternion method stop position update algorithm. (2) constructing deviation measuring unit test platform, including power supply module, data collection and disposal module, electromechanical closed-loop control module and communication module. (3), focuses on the analysis of the measurement system in the presence of static and dynamic error, error compensation method to stop analysis and comment on the debate, to establish the error model of IMU, special to the static error of quadrature error compensation is proposed a new compensation method and get excellent result in compensation. To take the initial aiming method of the static base, the Kalman filter algorithm is to stop the precision aiming at the initial position and to obtain the accurate position matrix of the initial position. The two methods can improve the accuracy and speed of the system. (4) completed the static measurement of inclination measurement system, and of the measurement error is analyzed, and the error influence element that can exist. Through the static test position, posture angle can obtain higher measurement precision, measurement deviation basically meet goals. Application of Labview to stop data collection interface and pose information display interface design, with superior interactivity and timeliness characteristics.
目录:摘要4-5Abstract5-6第1章 绪论10-15&&&&1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11&&&&1.2 捷联惯性导航系统概述11-12&&&&1.3 井斜测量的国内外研究现状12-14&&&&&&&&1.3.1 井斜测量的国内研究现状12-13&&&&&&&&1.3.2 井斜测量的国外研究现状13-14&&&&1.4 本文的主要研究内容14-15第2章 基于光纤陀螺的井斜测量原理15-32&&&&2.1 引言15&&&&2.2 测斜仪的分类15-17&&&&&&&&2.2.1 照相测斜仪15-16&&&&&&&&2.2.2 电子测斜仪16&&&&&&&&2.2.3 陀螺测斜仪16-17&&&&2.3 惯性测量单元 IMU 的工作原理17-20&&&&&&&&2.3.1 光纤陀螺仪的工作原理17-18&&&&&&&&2.3.2 石英挠性加速度计的工作原理18-20&&&&2.4 井斜测量的基本原理20-31&&&&&&&&2.4.1 常用坐标系及基本参数说明20-21&&&&&&&&2.4.2 井斜测量的导航原理21-22&&&&&&&&2.4.3 井斜测量的姿态表达式22-27&&&&&&&&2.4.4 井斜姿态参数解算27-31&&&&2.5 本章小结31-32第3章 井斜测量硬件平台的构建32-40&&&&3.1 引言32&&&&3.2 硬件平台总体结构设计32-34&&&&&&&&3.2.1 硬件平台方案比较与选择32-34&&&&&&&&3.2.2 硬件平台总体结构34&&&&3.3 硬件平台单元模块设计34-37&&&&&&&&3.3.1 惯性测量单元模块设计34-35&&&&&&&&3.3.2 电源模块设计35&&&&&&&&3.3.3 数据采集模块设计35-36&&&&&&&&3.3.4 数据处理模块设计36&&&&&&&&3.3.5 通信模块设计36-37&&&&&&&&3.3.6 转位机构模块设计37&&&&3.4 硬件平台总体实物图37-39&&&&&&&&3.4.1 硬件平台机械结构示意图37-38&&&&&&&&3.4.2 硬件平台实物图38-39&&&&3.5 本章小结39-40第4章 井斜测量系统标定与初始对准40-65&&&&4.1 引言40&&&&4.2 惯性测量单元的误差分析与建模40-42&&&&&&&&4.2.1 光纤陀螺的误差分析40-42&&&&&&&&4.2.2 加速度计的误差分析42&&&&4.3 井斜测量中惯性测量组件的正交标定42-54&&&&&&&&4.3.1 惯性测量组件的正交安装误差42-44&&&&&&&&4.3.2 三轴光纤陀螺的正交标定44-46&&&&&&&&4.3.3 三轴加速度计的正交标定46-49&&&&&&&&4.3.4 正交标定仿真分析与实验49-54&&&&4.4 井斜测量单元的初始对准技术54-64&&&&&&&&4.4.1 初始对准技术及滤波技术54-58&&&&&&&&4.4.2 两位置法初始对准58-60&&&&&&&&4.4.3 初始对准的仿真分析60-64&&&&4.5 本章小结64-65第5章 井斜测量的实验与误差分析65-79&&&&5.1 引言65&&&&5.2 井斜测量的工作流程65-66&&&&&&&&5.2.1 总体工作流程65-66&&&&&&&&5.2.2 上位机界面66&&&&5.3 系统硬件和软件调试66-68&&&&5.4 电机闭环控制精度分析68-71&&&&5.5 姿态角静态测量结果及误差分析71-78&&&&5.6 本章小结78-79结论79-80参考文献80-86致谢86
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[1].朱海宽. [D]. 成都理工大学.
2013[2].李辰淑. [D]. 大连理工大学.
2013[3].董文德. [D]. 浙江大学.
2013[4].肖斌. [D]. 华中科技大学.
2012[5].唐李军. [D]. 哈尔滨工程大学.
2012[6].刘春雨. [D]. 沈阳工业大学.
2013[7].穆杰. [D]. 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所).
2010[8].刘树俊. [D]. 浙江大学.
2013[9].潘舒明. [D]. 浙江大学.
2013[10].王玥泽. [D]. 天津大学.
2012[11].南兆君. [D]. 哈尔滨工程大学.
2012[12].杨轩. [D]. 哈尔滨工程大学.
2012[13].廖斌. [D]. 哈尔滨工程大学.
2011[14].杨慧慧. [D]. 哈尔滨工程大学.
2012[15].盛宏媛. [D]. 哈尔滨工程大学.作者：& 作者本人请参看
导师姓名：&
学位授予单位：&
授予学位：硕士
学位年度：2012
关键词：&&&&
摘要:（该内容经过伪原创处理，请直接查看目录）光纤陀螺技巧是以后惯性导航范畴的症结性技巧，其优胜的机能和普遍的运用远景遭到人们的看重，而慢光技巧的引进可以进一步进步光纤陀螺仪的精度。本论文对慢光光纤陀螺的道理停止剖析，肯定慢光构造的参加可以或许进步传统陀螺仪的敏锐度。对以后设计的慢光光纤陀螺停止体系剖析，盘算相干参数对输入成果的影响并论证了该设计计划可以进步敏锐度n g倍。对慢光光纤陀螺仪的输入旌旗灯号停止处置，经由过程比拟Butterworth滤波与小波滤波的输入成果，肯定小波滤波对旌旗灯号处置的有用性。经由过程比拟分歧参数情形下小波滤波的输入成果，调剂小波滤波的参数，肯定一个最优的小波滤波器。设计出用于慢光光纤光纤陀螺旌旗灯号处置的Labview的旌旗灯号处置法式。对以后试验体系所得旌旗灯号停止处置，以验证实际的靠得住性。对体系能够存在的噪声源停止了剖析，与滤波后的旌旗灯号外形停止比较，定性切实其实定了相干噪声的存在。提出可以进步体系精度，下降噪声影响的试验改良计划。依据噪声剖析，对滤波后的旌旗灯号停止必定的赔偿。针对终究所得成果，盘算出体系的现实相移值，并与实际停止比拟，证实试验体系对实际成果验证的有用性。
Abstract:Fiber optic gyroscope techniques is after inertial navigation category the crux technique and its superior performance and widespread application prospect has been valued and slow and the introduction of optical techniques can be further progress of fiber optic gyro precision. This thesis analyzes the reason of slow light fiber optic gyroscope, and the slow light structure can advance the sensitivity of traditional gyroscope. For the later design of slow light fiber optic gyroscope to stop system analysis, calculate the impact of the relevant parameters of the input results and demonstrate the design plan can improve the sensitivity g n times. Slow light fiber optic gyro input signal to stop the disposal, through compare the process of Butterworth filter and wavelet filter input results, certainly usefulness of wavelet filtering of signal processing. Through the process of the different parameters of the wavelet filtering of the input results, adjust the parameters of the wavelet filter, and certainly an optimal wavelet filter. Designed for slow light fiber gyro signal processing Labview signal processing procedures. Stop after the disposal of the test system the signal, to verify the actual reliability. Noise source in the system can exist are analyzed, and the filtered signal shape comparison, qualitative and in fact set the coherence in the presence of noise. Proposed to improve the accuracy of the system, the impact of the noise impact of the pilot reform plan. Based on the analysis of noise, stop a certain amount of compensation to the filtered signal. In view of the results, the actual phase shift value of the system is calculated, and compared with the actual results, it is proved that the test system is useful for the verification of the actual results.
目录:摘要4-5Abstract5第一章 绪论8-15&&&&1.1 课题研究的目的和意义8-9&&&&1.2 国内外研究现状与分析9-13&&&&1.3 光纤陀螺的信号处理13-14&&&&1.4 主要研究内容14-15第二章 慢光光纤陀螺的原理及结构15-29&&&&2.1 光纤陀螺的基本原理15-17&&&&2.2 慢光光纤陀螺基本原理17-21&&&&2.3 慢光结构对灵敏度提高的影响21-23&&&&2.4 慢光光纤陀螺实验方案23-27&&&&2.5 本章小结27-29第三章 慢光光纤陀螺的滤波方法29-42&&&&3.1 Butterworth 低通滤波29-32&&&&&&&&3.1.1 Butterworth 滤波器原理及参数选择29-31&&&&&&&&3.1.2 Butterworth 低通滤波31-32&&&&3.2 小波滤波方法32-41&&&&&&&&3.2.1 小波分析理论32-33&&&&&&&&3.2.2 小波滤波算法33-36&&&&&&&&3.2.3 小波滤波的具体应用36-41&&&&3.3 本章小结41-42第四章 噪声分析及程序设计42-53&&&&4.1 慢光光纤陀螺噪声源42-46&&&&&&&&4.1.1 背向散射引入噪声43-44&&&&&&&&4.1.2 光 Kerr 效应引入噪声44-45&&&&&&&&4.1.3 其他因素对结果的影响45-46&&&&4.2 慢光光纤陀螺输出信号处理程序设计46-48&&&&4.3 信号处理分析及相关问题讨论48-52&&&&&&&&4.3.1 小转速情况下的干涉幅值提取48-49&&&&&&&&4.3.2 小波滤波后的零点漂移49-50&&&&&&&&4.3.3 慢光结构中的非线性效应噪声50-51&&&&&&&&4.3.4 改善系统精度的方法51&&&&&&&&4.3.5 慢光光纤陀螺灵敏度51-52&&&&4.4 本章小结52-53结论53-54参考文献54-59致谢59
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[1].霍兵勇. [D]. 湖南大学.
2014[2].闫达海. [D]. 西安工程大学.
2012[3].屈云仙. [D]. 西安工程大学.
2012[4].敖厚军. [D]. 国防科学技术大学.
2012[5].饶伟. [D]. 国防科学技术大学.
2012[6].陈志远. [D]. 苏州大学.
2014[7].扈梦. [D]. 天津大学.
2013[8].郭庆超. [D]. 山东大学.
2014[9].范亮亮. [D]. 山东大学.
2014[10].刘沙沙. [D]. 山东大学.
2014[11].许辰希. [D]. 中国科学技术大学.
2014[12].时峰. [D]. 青岛大学.
2014[13].林谋金. [D]. 中国科学技术大学.
2014[14].郑熠. [D]. 兰州大学.
2014[15].唐元梁. [D]. 中国科学技术大学.《一休》里黑白的陀螺旋转会产生彩色的图案_百度知道
《一休》里黑白的陀螺旋转会产生彩色的图案
不等它停下来《聪明的一休》里有这样一节。 请问是哪一集，一休为了哄小叶子？ 原理是什么，把陀螺两边对称染成黑白两色，绝然想不到陀螺上只有两种单调的颜色，样子挺怪的，陀螺就变幻出五颜六色，可是一旦旋转起来，煞是好看
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1－0。科学实验证明是“视觉暂留”原理，仍可使该物像在视网膜上滞留0.4秒左右，人眼在某个视像消失后
一休的相关知识
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手机传感器大科普：手机中的陀螺仪、加速器和磁力计
陀螺仪就是内部有一个陀螺，它的轴由于陀螺效应始终与初始方向平行，这样就可以通过与初始方向的偏差计算出实际方向。手机里陀螺仪实际上是一个结构非常精密的芯片，内部包含超微小的陀螺。
加速计是用来检测手机受到的加速度的大小和方向的，而手机静置的时候是只受到重力加速度（这个高中学过）的.所以很多人把加速计功能又叫做重力感应?能。
磁力计是测试磁场强度和方向的。
陀螺仪测量是参考标准是内部中间在与地面垂直的方向上进行转动的陀螺。通过设备与陀螺的夹角得到结果。
加速计是以内部测量组件在各个方向上的受力情况来得到结果。
磁力计的原理就是中学物理中涉及到的那个最简单的指南针了（那记得那根被磁化的钢针么）。
它们分别有自己的强项：
陀螺仪的强项在于测量设备自身的旋转运动。对设备自身运动更擅长。但不能确定设备的方位。
加速计的强项在于测量设备的受力情况。对设备相对外部参考物(比如，地面)的?动更擅长。但用来测量设备相对于地面的摆放姿势，则精确度不高。
磁力计的强项在于定位设备的方位。可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。
举几个例子：
陀螺仪对设备旋转角度的检测是瞬时的而且是非常精确的，能满足一些需要高分辨率和快速反应的应用比如FPS游戏的瞄准。而且陀螺仪配合加速计可以在没有卫星和网络的情况下进行导航，这是陀螺仪的经典应用。加速度计可用于有固定的重力参考坐标系、存在线性或倾斜运动但旋转运动被限制在一定范围内的应用。同时处理直线运动和旋转运动时，就需要把加速度和陀螺仪计结合起来使用。如果还想设备在运动时不至于迷失方向，就再加上磁力计。
对于一个发射出去的导弹来说，要想精确追踪并调整导弹的轨道的话，下面几组数据必不可少：
GPS定位它的位置
加速计测量当前加速度
磁力计确定导弹头的方向（只能知道东南西北四个方向上的夹角），陀螺仪知道导弹的角速度。这两个仪器结合才能确定导弹的准确的立体运动方向。
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导师姓名：&
学位授予单位：&
授予学位：硕士
学位年度：2013
关键词：&&&&&
摘要:（该内容经过伪原创处理，请直接查看目录）捷联惯性导航体系固然具有不依附于任何内部装备的特征，但体系误差随时光积聚，长时光导航精度下降，而捷联惯性导航体系与GPS的组合体系可以明显地战胜误差发散的缺陷，可以供给较长时光的高精度导航参数。本文联合试验室现有前提，设计了易于工程完成的低本钱、中低精度的基于光纤陀螺的SINS/GPS组合导航体系。论文重要包含以下几个方面：起首，对含有随机误差的收集数据停止数字滤波，在树立IMU静态误差模子的基本上设计速度与地位试验对IMU停止标定，并应用标定试验取得IMU参数对惯性器件停止反标定，根据Allan剖析道理获得惯性器件随机误差参数获得惯性器件的零偏稳固性目标。剖析了捷联惯性导航体系的任务道理及导航解算算法，经由过程对SINS静基座的初始瞄准方程停止可不雅性剖析，以状况降阶的办法停止初始精瞄准，依据导航参数的求解方程停止了捷联算法设计，应用捷连解算法式处置仿真法式发生的数据以验证捷联算法的解算精度。经由过程剖析惯性器件机能，列写惯导体系的误差方程，研讨SINS/GPS地位组合的组合算法，设计了以GPS地位量测信息作为Kalman滤波器的不雅丈量的组合导航算法停止数据融会，并在MATLAB软件情况中对统一组陀螺及加表的采样数据停止了捷联及组合算法解算，经由过程对两种算法情形下取得的导航参数误差的比较，验证了本文所设计的基于卡尔曼滤波的组合算法的有用性和可行性。最初，应用本文设计的组合算法法式分离处置转台静态试验与两组静态实验，比拟解算成果，可以看出GPS的修改感化，组合导航体系取得的导航参数精度高于捷连惯导体系，试验成果证实本文设计的组合导航算法可以或许年夜年夜进步导航参数的盘算精度，相符工程现实请求。
Abstract:Strapdown inertial navigation system although has not attached to any internal equipment features, but the system error with the accumulation of time, the navigation precision of long time decreased, and strapdown inertial navigation system and GPS combination system can obviously overcome the divergence of defects and can supply a long light high precision navigation parameters. In this paper, the combination of the test room, the low cost and low accuracy of the SINS/GPS integrated navigation system based on fiber optic gyroscope is designed. Paper includes the following aspects: chapeau, containing data from the random error stop digital filter, to establish the static error model of IMU design of speed and position of the test of IMU stop calibration and application calibration test to obtain the IMU parameters of inertial device to stop anti calibration, according to Allan analysis reason obtain inertial devices random error parameters obtained from inertial device of the zero bias stability of target. Analysis of the strapdown inertial navigation system of the truth assignment and navigation solution algorithm, through sins on static base initial aiming equation stop indecent analysis, by descending order way stop initial accurate aiming on the basis of the navigation parameters of solving equation to stop the strapdown algorithm design, application of the Czech Republic even solution French disposal simulation French data to verify the calculation accuracy of Strapdown algorithm. Through the analysis of the process of inertial device function, listing the inertial navigation system error equation, research on SINS / GPS position combination of combination algorithm design based on the GPS position information measured as indecent measurement Kalman filter algorithm of integrated navigation data fusion, and in the MATLAB software to unified gyroscope and table sampling data to stop the strapdown and a combined algorithm for solving, through the comparison of the process under the condition of two kinds of algorithm of navigation parameter error to verify the designed in this paper based on the usefulness and feasibility of the combination algorithm of Kalman filter. Initially, static test and two static experiments in this paper, the design of combination algorithm procedures of the separation of the disposal table, match results can see modifying effect of GPS and navigation parameters of the integrated navigation system is higher than that of strapdown inertial navigation system, the test results confirmed that the design of integrated navigation algorithm may greatly improve the navigation parameters calculation accuracy, in line with the engineering reality request.
目录:摘要5-6ABSTRACT6第1章 绪论9-15&&&&1.1 课题研究的背景意义9&&&&1.2 光纤陀螺发展现状9-11&&&&1.3 导航系统11-13&&&&1.4 组合导航系统研究现状13-14&&&&1.5 本文主要内容14-15第2章 系统设计与标定15-41&&&&2.1 系统介绍15-19&&&&&&&&2.1.1 硬件介绍15-18&&&&&&&&2.1.2 系统软件设计18-19&&&&2.2 导航采样数据预处理19-23&&&&&&&&2.2.1 奇异值数据滤波20-21&&&&&&&&2.2.2 平滑滤波21&&&&&&&&2.2.3 IIR 低通滤波21-23&&&&2.3 惯性器件误差分析及标定实验23-36&&&&&&&&2.3.1 惯性器件误差分析23-26&&&&&&&&2.3.2 标定实验26-34&&&&&&&&2.3.3 标定结果34-35&&&&&&&&2.3.4 静态误差补偿35-36&&&&2.4 Allan 方差分析36-40&&&&&&&&2.4.1 Allan 方法原理36-38&&&&&&&&2.4.2 Allan 方差试验结果38-40&&&&2.5 本章小结40-41第3章 捷联惯导系统解算算法设计41-59&&&&3.1 捷联惯导系统的基本原理41-42&&&&&&&&3.1.1 参考坐标系41&&&&&&&&3.1.2 导航系统原理41-42&&&&3.2 捷联惯导系统解算42-47&&&&3.3 初始对准方案设计47-54&&&&&&&&3.3.1 初始对准模型47-50&&&&&&&&3.3.2 化简滤波方程50-52&&&&&&&&3.3.3 SINS 静基座初始对准仿真52-54&&&&3.4 SINS 解算算法仿真分析54-58&&&&&&&&3.4.1 仿真实验一54-57&&&&&&&&3.4.2 仿真实验二57-58&&&&3.5 本章小结58-59第4章 SINS/GPS 组合导航系统设计59-71&&&&4.1 卡尔曼滤波原理59-63&&&&&&&&4.1.1 连续型卡尔曼滤波基本方程59-60&&&&&&&&4.1.2 离散型卡尔曼滤波基本方程60-61&&&&&&&&4.1.3 系统的状态空间离散化61-62&&&&&&&&4.1.4 Kalman 滤波流程62-63&&&&4.2 组合导航滤波器设计63-67&&&&&&&&4.2.1 惯性系统误差方程63-64&&&&&&&&4.2.2 组合系统状态方程设计64-66&&&&&&&&4.2.3 组合系统量测方程66-67&&&&4.3 Kalman 滤波组合算法仿真分析67-70&&&&&&&&4.3.1 仿真条件67-68&&&&&&&&4.3.2 仿真结果68-70&&&&4.4 本章小结70-71第5章 系统实验验证71-80&&&&5.1 静态实验71-74&&&&5.2 动态实验74-79&&&&&&&&5.2.1 仿真机体运动74-76&&&&&&&&5.2.2 跑车实验76-79&&&&5.3 本章小结79-80结论80-81参考文献81-85攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果85-86致谢86
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[1].翟利波. [D]. 西安电子科技大学.
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2014[10].刘沙沙. [D]. 山东大学.
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2014[12].莫骅. [D]. 兰州大学.
2014[13].许辰希. [D]. 中国科学技术大学.
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