基于MEMS的航姿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)是多年來(lái)一直是慣性導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)方向,主要用于測(cè)量載體的姿態(tài)角,以實(shí)現(xiàn)對(duì)載體的導(dǎo)航和控制的目的。隨著MEMS技術(shù)的不斷發(fā)展,基于MEMS慣性器件的導(dǎo)航系統(tǒng)以其低成本、小體積的優(yōu)勢(shì)占據(jù)了越來(lái)越多的中低精度的導(dǎo)航系統(tǒng)市場(chǎng),是未來(lái)中低檔精度導(dǎo)航市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。
　　 本論文介紹了航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展、應(yīng)用以及構(gòu)成,得出基于MEMS器件的航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)是一款高性能、低成本的慣性測(cè)量裝置,具有很高的使用價(jià)值。在

2、討論和分析了MEMS慣性器件的誤差形成原因之后得出了航姿系統(tǒng)的誤差模型,并通過(guò)速率標(biāo)定和位置標(biāo)定得到系統(tǒng)誤差模型的系數(shù)。
　　 MEMS陀螺儀和加速度計(jì)是航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的主要傳感器,它們的精度直接影響著整個(gè)系統(tǒng)精度和性能。MEMS慣性器件在體積和成本上的優(yōu)點(diǎn)較為突出,但在分辨率和精度上存在著很大的不足,與MEMS加速度計(jì)相比,MEMS陀螺儀的發(fā)展較為滯后。在MEMS航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)中以ARM7為處理器構(gòu)成一個(gè)嵌入式的數(shù)據(jù)采集處

3、理系統(tǒng),采集MEMS陀螺儀、MEMS加速度計(jì)信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波,然后通過(guò)UART傳送給FPGA進(jìn)行姿態(tài)解算,最終得出載體的實(shí)時(shí)姿態(tài)角。
　　 考慮到MEMS航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)中信息融合算法的計(jì)算量較大,對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度要求也很高。尋求一種性價(jià)比高、體積小、高速、高效的微處理芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)上述算法很有必要。因此,本論文用SOPC代替普通的處理器用作姿態(tài)的解算,ARM7專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)MEMS陀螺和加速度計(jì)的數(shù)據(jù)采集和傳送。
　　

4、以NiosⅡ嵌入式軟核為基礎(chǔ)的片上可編程系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)解決方案,以其靈活性、可定制性和軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的能力,在導(dǎo)航系統(tǒng)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用,可以快速有效的輔助用戶完成系統(tǒng)硬件上的集成和軟件算法的設(shè)計(jì)。
　　 MEMS航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)憑借其成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)成為汽車(chē)電子工業(yè)、電子消費(fèi)品中的主導(dǎo)產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、大型醫(yī)療設(shè)備、智能機(jī)器人、儀器儀表、工程機(jī)械、汽車(chē)導(dǎo)航等工業(yè)領(lǐng)域,還可以應(yīng)用于游戲機(jī)、音樂(lè)播