基于MEMS技術(shù)的微機械慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、面對當(dāng)前日益緊張的國際形勢，對我國大量的普通航空炸彈進行制導(dǎo)化改造，不僅是軍事現(xiàn)代化的需要，也是國際政治軍事形勢的需要。本文本著為國防服務(wù)、降低成本、保證精度的原則，為航空制導(dǎo)炸彈設(shè)計了基于微機電系統(tǒng)(Micro ElectromechanicalSystem，MEMS)技術(shù)的微機械慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)。 本文首先論述了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(strapdown Inertial Navigation System，SINS)的導(dǎo)航原理

2、、機械編排過程以及單獨導(dǎo)航時的優(yōu)缺點，并針對航空炸彈的運動特點及MEMS慣性器件的特性，建立了微機械捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在軟件環(huán)境下進行的數(shù)學(xué)仿真表明純捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)無法滿足長時間、遠距離的導(dǎo)航要求。 GPS與SINS相組合，不僅可以克服各自的缺點，取長補短，而且還能夠使組合后的導(dǎo)航精度高于兩個系統(tǒng)單獨工作時的精度，是目前導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的主要方向。本文采用低成本的MEMS慣性器件與高精度、高數(shù)據(jù)更新頻率的GPS-OEM

3、接收板組成低成本的微機械慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)，并根據(jù)SINS及GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的的基本誤差方程建立了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。而且還論述了先進的卡爾曼濾波理論，并運用它對該組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)融合。 本文還對該組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計中采用的一些關(guān)鍵技術(shù)進行了論述。 最后對該微機械慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)分別進行了數(shù)學(xué)仿真試驗、半實物仿真試驗及車載試驗，試驗結(jié)果表明其導(dǎo)航精度均小于10m，完全滿足航空制導(dǎo)炸彈的導(dǎo)航精度要求，而且一致性很好。