硅微航姿系統(tǒng)技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著微機(jī)械技術(shù)以及慣性技術(shù)的不斷發(fā)展，由微機(jī)械慣性傳感器構(gòu)建的航向姿態(tài)參考系統(tǒng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。這種航姿系統(tǒng)具有價(jià)格低廉、體積小、質(zhì)量輕、集成度高以及可靠性高等特點(diǎn)，在航空、航天、汽車、通訊和軍事等領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文的研究對(duì)象是由微機(jī)械加速度計(jì)、微機(jī)械陀螺儀、磁強(qiáng)計(jì)、外圍電路及數(shù)字信號(hào)處理器構(gòu)成的硅微航姿系統(tǒng)。利用加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)分別測(cè)得的重力向量和地磁向量來(lái)修正陀螺測(cè)得的載體姿態(tài)，通過(guò)卡爾

2、曼濾波器進(jìn)行多傳感器的數(shù)據(jù)融合，最終給出航向和姿態(tài)的最優(yōu)估值。
　　 本文的主要研究?jī)?nèi)容：
　　 1.確定了由微機(jī)械陀螺儀、微機(jī)械加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)所構(gòu)成的航姿系統(tǒng)方案。分析了微慣性航姿系統(tǒng)的誤差，對(duì)傳感器進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定。傳感器誤差補(bǔ)償后，進(jìn)行了航姿系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)。利用初始對(duì)準(zhǔn)得出的初始姿態(tài)角通過(guò)四元數(shù)解算及卡爾曼濾波，最終給出航向和姿態(tài)的最優(yōu)估計(jì)。針對(duì)航姿系統(tǒng)動(dòng)態(tài)條件下的應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)卡爾曼濾波器進(jìn)行濾波參數(shù)的自適應(yīng)改進(jìn)

3、。
　　 2.編寫了航姿系統(tǒng)的在線測(cè)試分析及數(shù)據(jù)保存軟件，該軟件可將傳感器的輸出信息和解算后得到的姿態(tài)角信息以二維圖像的形式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，利用OpenGL技術(shù)對(duì)航姿系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行三維同步追蹤。該軟件的算法部分全部由C＃語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，為后續(xù)針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的代碼移植提供了參考。
　　 3.利用Xsens公司的MTi模擬航姿系統(tǒng)實(shí)物，對(duì)MTi系統(tǒng)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的采集，運(yùn)用本文的算法進(jìn)行姿態(tài)估計(jì)并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)整。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)