本文關(guān)鍵詞：基于MEMS陀螺儀的尋北定向關(guān)鍵技術(shù)研究及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：快速化小型化一直是近來慣性尋北研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn),微機(jī)械陀螺具有低成本、中精度、微尺寸、低功耗、抗高過載、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。基于MEMS陀螺儀的尋北系統(tǒng)可以減小成本低,縮小體積,降低使用難度等優(yōu)點(diǎn)。本文以實(shí)際工程應(yīng)用為背景,詳細(xì)闡述了一套基于MEMS陀螺儀的低成本的尋北系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),根據(jù)系統(tǒng)的需求和指標(biāo),本文首先闡述了尋北的關(guān)鍵技術(shù)及尋北的常見方案,并且針對本文所設(shè)計(jì)的尋北系統(tǒng)提出本系統(tǒng)的尋北方案。本文詳細(xì)闡述了尋北系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)及上位機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為傳感器的測量提供了硬件平臺(tái),也可以按預(yù)定的程序執(zhí)行上位機(jī)的指令。為了能使系統(tǒng)在任何地點(diǎn)進(jìn)行測量,本系統(tǒng)加入了GPS定位,獲取當(dāng)前位置的經(jīng)緯度,無需另外單獨(dú)測量。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了上位機(jī),上位機(jī)通過串口和下位機(jī)進(jìn)行通信,上位機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的初始化、尋北系統(tǒng)的控制以及尋北算法解算等功能。誤差的消除是本課題研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容,根據(jù)本課題所使用的陀螺儀和加速度計(jì),分析了它們的誤差,針對陀螺儀和加速度的系統(tǒng)確定性誤差,設(shè)計(jì)了陀螺儀和加速度計(jì)的現(xiàn)場標(biāo)定算法。經(jīng)過分析可知,低成本MEMS陀螺儀和加速度計(jì)的時(shí)變零偏較小可以忽略,所以只標(biāo)定固定零偏。不借助其他設(shè)備就可以速標(biāo)定傳感器的尺度因子、零偏等,本課題設(shè)計(jì)了標(biāo)定算法。針對陀螺儀和加速度計(jì)的隨機(jī)噪聲比較大的問題,本課題利用小波變換對隨機(jī)噪聲進(jìn)行濾波,濾波前后的都通過Allan方差對比了白噪聲強(qiáng)度。為了降低硬件成本,本系統(tǒng)將傳感器的誤差建模、信號濾波以及尋北解算等數(shù)據(jù)處理部分放在上位機(jī)中進(jìn)行,有效的減小了下位機(jī)的體積及成本。最后針對本系統(tǒng)做了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合指標(biāo)要求,達(dá)到了預(yù)期效果,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正了尋北結(jié)果,進(jìn)一步提高了精度。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN96

【參考文獻(xiàn)】

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1 朱榮生,李嶸,白潔雁;全姿態(tài)動(dòng)調(diào)陀螺定北儀研究[J];上海航天;2002年06期

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本文編號：1330217