硅微航姿系統(tǒng)技術研究.pdf

1、近年來，隨著微機械技術以及慣性技術的不斷發(fā)展，由微機械慣性傳感器構建的航向姿態(tài)參考系統(tǒng)成為國內外學者的研究熱點。這種航姿系統(tǒng)具有價格低廉、體積小、質量輕、集成度高以及可靠性高等特點，在航空、航天、汽車、通訊和軍事等領域有著十分廣闊的應用前景。
　　 本文的研究對象是由微機械加速度計、微機械陀螺儀、磁強計、外圍電路及數(shù)字信號處理器構成的硅微航姿系統(tǒng)。利用加速度計和磁強計分別測得的重力向量和地磁向量來修正陀螺測得的載體姿態(tài)，通過卡爾

2、曼濾波器進行多傳感器的數(shù)據(jù)融合，最終給出航向和姿態(tài)的最優(yōu)估值。
　　 本文的主要研究內容：
　　 1.確定了由微機械陀螺儀、微機械加速度計和磁強計所構成的航姿系統(tǒng)方案。分析了微慣性航姿系統(tǒng)的誤差，對傳感器進行了系統(tǒng)級標定。傳感器誤差補償后，進行了航姿系統(tǒng)的初始對準。利用初始對準得出的初始姿態(tài)角通過四元數(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。針對航姿系統(tǒng)動態(tài)條件下的應用特點，對卡爾曼濾波器進行濾波參數(shù)的自適應改進

3、。
　　 2.編寫了航姿系統(tǒng)的在線測試分析及數(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行實時顯示，利用OpenGL技術對航姿系統(tǒng)的運動狀態(tài)進行三維同步追蹤。該軟件的算法部分全部由C＃語言實現(xiàn)，為后續(xù)針對數(shù)字信號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)實物，對MTi系統(tǒng)進行原始數(shù)據(jù)的采集，運用本文的算法進行姿態(tài)估計并進行相應的實驗調整。通過實驗數(shù)