余度MEMS-IMU的特性分析及系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、MEMS(Micro Electro mechanical System)慣性傳感器的出現(xiàn)和快速發(fā)展推動著慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的微小型化，MEMS慣性技術(shù)與微型導(dǎo)航系統(tǒng)在國防、軍事中的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)價值和意義凸現(xiàn)。論文從余度配置下的MEMS-IMU的特性研究入手，圍繞著基于MEMS慣性器件的微型導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建中的關(guān)鍵技術(shù)，開展了一系列的研究工作。
　　 首先，進行了余度配置下MEMS-IMU的特性分析研究。對余度配置下MEMS-IMU的誤差分

2、析，誤差模型的建立，測量精度的影響進行了詳細的理論研究。針對余度配置條件下MEMS-IMU的非隨機性誤差，推導(dǎo)了六位置轉(zhuǎn)動標定法，給出了詳細的計算誤差模型參數(shù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，更正和完善了余度MEMS-IMU誤差標定的解析表達式，提高了慣性導(dǎo)航的精度，對實際余度導(dǎo)航系統(tǒng)也有一定的參考價值。
　　 其次，針對余度配置條件下MEMS-IMU的隨機性誤差，采用了中值平均法，IIR數(shù)字濾波法和小波變換三種不同方法去除MIMU輸出信號中的噪

3、聲。通過對處理結(jié)果的比較研究，證實了小波變換在信號去噪處理中的適用性和優(yōu)越性，提高了MIMU的輸出精度。同時利用時間序列建模方法對MEMS陀螺輸出信號進行建模，并從工程實用的角度對Kalman濾波在MEMS陀螺隨機漂移誤差估計與補償中的具體應(yīng)用進行了研究。
　　 再次，詳細研究了余度系統(tǒng)中關(guān)鍵的容錯技術(shù)。研究了基于直接比較測量值方法，基于廣義似然比方法，基于均值檢驗方法，基于奇異值分解方法的四種故障診斷方案，以六陀螺冗余慣性組件

4、為平臺，通過仿真實驗，驗證了上述四種方法在故障診斷中的有效性。仿真和對比分析表明：同一種故障信號情況下，直接比較測量值方法簡單，易于工程實現(xiàn)，但誤判率高且不具備軟故障檢測能力；從小故障的診斷效果來看，均值檢驗法優(yōu)于廣義似然比法和奇異值分解法。對故障的敏感性和算法計算量方面，廣義似然比法和奇異值分解法優(yōu)于均值檢驗法。
　　 最后，研究了余度系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)，搭建了實際余度系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行仿真分析和測試分析來驗證余度系統(tǒng)故障識別，檢測，