MEMS慣性器件有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高和制造成本低等優(yōu)點(diǎn),在導(dǎo)航領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。引入GPS雙天線、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與MIMU組成系統(tǒng),那么組合系統(tǒng)的定位定向精度將會(huì)顯著提高。本論文開展MIMU/GPS雙天線組合系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)特性研究,其主要的研究?jī)?nèi)容和成果如下:設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)MIMU/GPS雙天線組合系統(tǒng)使用的單軸旋轉(zhuǎn)平臺(tái),包括機(jī)械設(shè)計(jì)、線路連接、驅(qū)動(dòng)器設(shè)置和轉(zhuǎn)臺(tái)控制。對(duì)旋轉(zhuǎn)過程中GPS天線測(cè)量的速度和位置特性開展了研究,給出了旋轉(zhuǎn)誤差補(bǔ)償?shù)姆椒āＱ芯苛薌PS雙天線的衛(wèi)星載波相位的單差和雙差的旋轉(zhuǎn)特性,給出了旋轉(zhuǎn)GPS天線的衛(wèi)星單位方向向量計(jì)算方法,給出了天線位置交換法和基線旋轉(zhuǎn)一圈計(jì)算基線航向的方法。研究了旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向?qū)πD(zhuǎn)MIMU慣導(dǎo)的影響,給出了旋轉(zhuǎn)MIMU慣導(dǎo)的誤差傳播方程和誤差調(diào)制機(jī)理,給出了旋轉(zhuǎn)MIMU組合系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)方法,對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的非正交誤差和旋轉(zhuǎn)離心加速度進(jìn)行了補(bǔ)償。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了GPS雙天線旋轉(zhuǎn)定向方法的正確性,驗(yàn)證了轉(zhuǎn)軸非正交誤差補(bǔ)償?shù)挠行?對(duì)比了不同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)MIMU慣導(dǎo)效果,對(duì)比了單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)MIMU與正反360°旋轉(zhuǎn)MIMU慣導(dǎo)結(jié)果,驗(yàn)證了旋... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

國(guó)外學(xué)者尋北實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖

(a) 北京航空航天大學(xué) (b) 浙江大學(xué)圖 1-2 國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn) MIMU 測(cè)姿系統(tǒng)實(shí)物圖013 年，北京航空航天大學(xué)研究者[21][23]開始將旋轉(zhuǎn)式 MIMU 用于捷聯(lián)慣導(dǎo) MIMU 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)采用編碼器精度優(yōu)于 2″的力矩電機(jī)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，TIM202 的 MIMU，陀螺零偏穩(wěn)定性為 8.6°/h，加速度零偏穩(wěn)定性為 2.3m直徑為 95mm，高度為 106mm，重量不到 3kg，如圖 1-3 (a)所示。該系統(tǒng)的方式，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)載體姿態(tài)精度提高了 5 倍，速度和位置精度提系統(tǒng)導(dǎo)航的初始的速度、位置和航向均由外部傳感器獲得。015 年，加拿大卡爾加里大學(xué)學(xué)者[33]研究將旋轉(zhuǎn) MIMU 慣導(dǎo)系統(tǒng)與全球?qū)lobal Navigation Satellite System，GNSS）組合，用來彌補(bǔ)沒有 GPS 信號(hào)弱的場(chǎng)合的導(dǎo)航。該系統(tǒng)采用 10°/s 單軸旋轉(zhuǎn)的方式，使用 EKF 融合慣導(dǎo)航數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖如圖 1-3 (b)所示。跑車實(shí)驗(yàn)對(duì)比了在無衛(wèi)星信號(hào)時(shí)旋 INS 的導(dǎo)航精度，使用 Xsens 的 MTi-G MIMU 旋轉(zhuǎn) INS 可以將水平位置，使用 Moog Crossbow 的 NAV440 旋轉(zhuǎn) INS 可以將水平位置差減小 3 倍。

圖 2-2 旋轉(zhuǎn)直驅(qū)電機(jī)實(shí)物圖 圖 2-3ADP 驅(qū)動(dòng)器2）驅(qū)動(dòng)器電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的作用是驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，輸入直流或交流電壓，輸出三相梯形波或弦波驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器的選擇主要考慮的因素：驅(qū)動(dòng)的電機(jī)功率、編碼器類、驅(qū)動(dòng)器的供電方式以及驅(qū)動(dòng)器的控制能力。由于所用電機(jī)的持續(xù)電流為 5 安培，并且集成安裝差分式 A/B/Z 相脈沖編碼器，選驅(qū)動(dòng)器的輸出持續(xù)電流應(yīng)大于 5 安培，且支持差分式 A/B/Z 相脈沖編碼器輸入；考慮本實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)會(huì)在戶外使用，應(yīng)選擇直流供電的驅(qū)動(dòng)器；為了方便電機(jī)的控制調(diào)試，要所選驅(qū)動(dòng)器支持串口指令控制。本組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)采用 ADP 數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器采用直流供電，具有強(qiáng)大的制模式和控制接口。其輸入輸出能力如表 2-1所示，實(shí)物如圖2-3所示，大小為 168mm×9mm×31mm。表 2-1 驅(qū)動(dòng)器輸入輸出能力輸入能力 輸出能力

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]單軸旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差建模與補(bǔ)償[D]. 聶夢(mèng)馨.南京航空航天大學(xué) 2015
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本文編號(hào)：2929790