20世纪末无人机技术快速发展,在军用、民用领域,无人机无所不在。无人机的导航控制系统也得到了越来越多的重视与发展。在中大型无人机设计中,航姿系统与惯性导航设备共同使用,发挥着越来越重要的作用。本论文立足于中高端无人机航姿系统的设计与实现,结合无人机平台要求确定光纤捷联航姿的设计参数。首先确定了光纤捷联航姿的系统组成,通过软硬件设计,实时输出载机的航向、俯仰、横滚等姿态信息和经度、纬度、高度、东向速度、北向速度、天向速度等导航信息;同时实时输出经补偿的三轴角速率和三轴加速度信号,供飞行控制内回路使用。系统核心惯性元件为中等精度的闭环消偏光纤陀螺和石英挠性加速度计。惯性元件对系统工作的精度、可靠性、体积、重量等方面影响最大,因此惯性元件选用的原则就是在精度满足指标要求的前提下,选用可靠性好、体积小、重量轻的光纤陀螺和加速度计。航姿系统通过接收内置GPS的初始位置和外部辅助信息进行对准,航姿由三轴光纤陀螺、三轴加速度计测量飞机在惯性空间坐标系下的三轴角速率和三轴过载,供飞行控制内回路使用,借助外部飞控计算机(VMC)和内嵌卫星定位系统的辅助信息,经解算输出:三轴角速率、三轴过载,姿态航向、速度和位置等信息,具备按照规定的组合优先级进行组合切换能力。基于DSP的导航主机板设计。主要完成离散量信号输入/输出控制,陀螺、加速度计信号的采样,接收GPS、VMC信息;完成数据处理及航向、姿态等参数计算,监控接口发送工作参数,发送信息至无人机平台。光纤捷联航姿的算法研究。对如何保证光纤捷联航姿的导航精度开展具体算法研究,深入研究卡尔曼滤波,通过对算法进行数学推导、误差分析仿真试验和实验测试,验证引入空速下的卡尔曼滤波算法可以明显抑制舒勒周期振荡,避免系统姿态漂移,比捷联解算更有效的提高捷联惯性航姿系统精度。本论文阐述了为某无人机研制的光纤航姿的设计开发、仿真分析、测试过程,满足了无人机导航设计与应用的各项需求,实现了预定的功能。