基于MTi微慣性航姿系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，微慣性傳感器及測量組合單元成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。用微機(jī)械慣性傳感器構(gòu)建的航姿態(tài)系統(tǒng)，大大降低了航姿系統(tǒng)的成本和體積，在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、通訊、軍事以及幾乎人們能接觸到的所有領(lǐng)域都有十分廣闊的應(yīng)用前景。因而有必要對其展開研究。 本文所研究的微慣性航姿系統(tǒng)，由MTi微慣性測量組合系統(tǒng)(微機(jī)械陀螺、微機(jī)械加速度計、三軸磁強(qiáng)計)和計算機(jī)處理系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)利用加速度計和磁強(qiáng)計對地球

2、重力場和地磁場的測量值來補(bǔ)償陀螺的零偏，利用陀螺來保證系統(tǒng)具有動態(tài)加速度時的穩(wěn)定性，通過Kalman濾波器給出了姿態(tài)的最優(yōu)估計，即保證了姿態(tài)測量的精度，又保持了慣性系統(tǒng)自主工作的特點。 本文主要的研究內(nèi)容： 1．通過構(gòu)建對航姿系統(tǒng)的構(gòu)成方法的分析比較，確定了由三只微機(jī)械陀螺、三只微機(jī)械加速度計組成和三軸磁強(qiáng)計構(gòu)成航姿系統(tǒng)。應(yīng)用該方案MTi微慣性測量組合系統(tǒng)無須引入外界參考信息，只需分離MTi微慣性測量組合系統(tǒng)的傳感器融合

3、的數(shù)據(jù)包得出各傳感器輸出的原始數(shù)據(jù)。 2．分析了微慣性航姿系統(tǒng)的誤差，根據(jù)各傳感器的各項性能對航姿系統(tǒng)精度的影響，以下參數(shù)必須進(jìn)行標(biāo)定：零位、標(biāo)度因子、安裝誤差、溫度補(bǔ)償中零位的溫漂。建立了傳感器的誤差模型，確定了陀螺儀速率標(biāo)定、加速度計的位置標(biāo)定、磁強(qiáng)計的標(biāo)定和溫度特性測試的實驗方法和數(shù)據(jù)處理方法。然后通過軟件方法進(jìn)行補(bǔ)償，從而達(dá)到提高系統(tǒng)精度的目的。 3．MTi輸出的原始數(shù)據(jù)補(bǔ)償后，根據(jù)捷聯(lián)算法計算出載體姿態(tài)。由于M