發(fā)布時(shí)間：2017-05-18 07:13

  本文關(guān)鍵詞：MEMS慣性器件的數(shù)據(jù)采集與誤差分析技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： MEMS慣性器件具有成本低、體積小、功耗低、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。是一類非常適于構(gòu)建微型捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的慣性傳感器,隨著器件性能的不斷提高,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。鑒于MEMS慣性器件廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和精度的不斷提升,對(duì)于MEMS慣性傳感器的研究已經(jīng)成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。論文依托實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目對(duì)具體型號(hào)的MEMS慣性器件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和誤差分析進(jìn)行研究,為MEMS慣性器件在慣性系統(tǒng)中的進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 分析了MEMS慣性器件的工作原理,MEMS慣性器件主要由MEMS陀螺儀跟MEMS慣性器件加速度計(jì)組成,分別用來測(cè)量載體的角度跟角加速度信息,通過坐標(biāo)變換矩陣獲得被測(cè)運(yùn)動(dòng)載體的姿態(tài)信息。主要研究了MEMS陀螺儀和MEMS加速度計(jì)力學(xué)原理,給出了陀螺儀跟加速度計(jì)的誤差模型,分析了影響MEMS慣性器件的主要誤差項(xiàng)。 論文通過單片機(jī)、PC機(jī)和MEMS慣性器件三者之間的通信實(shí)現(xiàn)慣性器件的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了AT89C52單片機(jī)跟慣性器件的通信電路板,在PC機(jī)中應(yīng)用VC++6.0實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集界面,給出程序流程圖以及主要程序源代碼。 在研究了Allan方差理論的基礎(chǔ)上,為了提高數(shù)據(jù)的利用效率分析了交疊是Allan方差,并應(yīng)用交疊式Allan方差原理分析了MEMS陀螺儀中的量化噪聲、角度隨機(jī)游走、速率隨機(jī)游走、零偏不穩(wěn)定性和速率斜坡五項(xiàng)主要隨機(jī)誤差。并根據(jù)采集到的X軸、Y軸及Z軸的MEMS陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行Allan方差辨識(shí)試驗(yàn),估計(jì)出陀螺儀五項(xiàng)隨機(jī)誤差系數(shù)值,給出了各隨機(jī)誤差對(duì)應(yīng)的族時(shí)間。
【關(guān)鍵詞】：MEMS AT89C52 Allan方差 隨機(jī)誤差
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：V241.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題的背景及意義11-12
• 1.2 MEMS慣性器件的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 相關(guān)技術(shù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r15-17
• 1.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)15
• 1.3.2 陀螺儀隨機(jī)誤差辨識(shí)技術(shù)15-17
• 1.4 論文的主要工作17-18
• 第2章 MEMS慣性技術(shù)特性分析18-31
• 2.1 MEMS慣性器件工作原理18-25
• 2.1.1 微型慣性測(cè)量單元18-19
• 2.1.2 MEMS陀螺儀19-23
• 2.1.3 MEMS加速度計(jì)23-25
• 2.2 MEMS慣性器件的主要性能指標(biāo)及分類25-28
• 2.2.1 MEMS慣性器件的主要性能指標(biāo)25-27
• 2.2.2 MEMS慣性器件的分類27-28
• 2.3 MEMS慣性器件的誤差模型與分析28-30
• 2.3.1 陀螺儀誤差模型28-29
• 2.3.2 加速度計(jì)誤差模型29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 MEMS慣性器件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31-47
• 3.1 ADIS16350工作特性分析31-35
• 3.1.1 ADIS16350數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)32-33
• 3.1.2 ADIS16350引腳配置33-35
• 3.2 SPI總線協(xié)議35-37
• 3.2.1 概述35
• 3.2.2 SPI通信原理35-36
• 3.2.3 SPI的配置36-37
• 3.3 數(shù)據(jù)采集硬件總體方案設(shè)計(jì)37-46
• 3.3.1 AT89C52單片機(jī)引腳配置38-40
• 3.3.2 SPI主、從器件總線接口通信設(shè)計(jì)40-41
• 3.3.3 RS-232串口接口電路41-43
• 3.3.4 電路原理圖設(shè)計(jì)43
• 3.3.5 數(shù)據(jù)采集C語(yǔ)言編程43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 MEMS慣性器件的隨機(jī)誤差分析47-64
• 4.1 MEMS陀螺儀誤差特性47-50
• 4.1.1 MEMS陀螺儀誤差源及其分類47-48
• 4.1.2 MEMS陀螺儀隨機(jī)誤差48-50
• 4.2 MEMS陀螺儀隨機(jī)誤差辨識(shí)技術(shù)研究50-56
• 4.2.1 辨識(shí)方法選擇50-51
• 4.2.2 速率陀螺Allan方差表示51-55
• 4.2.3 交疊式Allan方差55-56
• 4.3 MEMS陀螺儀主要隨機(jī)誤差分量的Allan方差辨識(shí)56-63
• 4.3.1 量化噪聲57-58
• 4.3.2 角度隨機(jī)游走58-59
• 4.3.3 零偏不穩(wěn)定性59-60
• 4.3.4 速率隨機(jī)游走60-61
• 4.3.5 速率斜坡61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第5章 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)與辨識(shí)試驗(yàn)64-77
• 5.1 基于VC++6.0通信軟件設(shè)計(jì)64-72
• 5.1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)64
• 5.1.2 AT89C52單片機(jī)與PC機(jī)串行通信接口軟件設(shè)計(jì)64-67
• 5.1.3 PC機(jī)與單片機(jī)串行通信接口軟件設(shè)計(jì)67-72
• 5.2 MEMS陀螺儀隨機(jī)誤差的Allan方差辨識(shí)實(shí)驗(yàn)72-76
• 5.2.1 MEMS陀螺儀隨機(jī)誤差A(yù)llan方差分析72-74
• 5.2.2 辨識(shí)試驗(yàn)74-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果82-83
• 致謝83

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張立新;黃晉英;;基于壓電陀螺的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)及濾波處理[J];科技信息;2011年20期

2 秦紅磊;張亞珍;叢麗;邢菊紅;;GPS/MEMS-INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2011年11期

3 闞如文;王芳榮;董緒斌;劉順安;尚濤;;基于AT89S52的MEMS陀螺信號(hào)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2011年14期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉瑞超;基于DSP的MEMS慣性陀螺組件信號(hào)處理技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2011年

2 張秋陽(yáng);無人機(jī)姿態(tài)測(cè)算及其誤差補(bǔ)償研究[D];中南大學(xué);2011年

3 張士鈺;基于MEMS慣性傳感器的車輛組合導(dǎo)航研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

4 鄧文濤;MEMS慣性測(cè)量單元自動(dòng)校準(zhǔn)算法研究與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 黃盛;車輛穩(wěn)定性參數(shù)的檢測(cè)與估計(jì)[D];廣西工學(xué)院;2011年

6 孟祥臣;基于SOPC的微小型組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

7 梁勇;基于MEMS的航姿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

8 趙靜;基于粒子濾波的陀螺誤差建模及補(bǔ)償技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2010年

9 廖望;慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的濾波算法的研究[D];北京交通大學(xué);2012年

10 姜朋;基于MEMS-IMU的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)與實(shí)現(xiàn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：MEMS慣性器件的數(shù)據(jù)采集與誤差分析技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：375405