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,在導(dǎo)航領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。引入GPS雙天線、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與MIMU組成系統(tǒng),那么組合系統(tǒng)的定位定向精度將會顯著提高。本論文開展MIMU/GPS雙天線組合系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)動態(tài)特性研究,其主要的研究內(nèi)容和成果如下:設(shè)計了旋轉(zhuǎn)MIMU/GPS雙天線組合系統(tǒng)使用的單軸旋轉(zhuǎn)平臺,包括機械設(shè)計、線路連接、驅(qū)動器設(shè)置和轉(zhuǎn)臺控制。對旋轉(zhuǎn)過程中GPS天線測量的速度和位置特性開展了研究,給出了旋轉(zhuǎn)誤差補償?shù)姆椒�。研究了GPS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)星單位方向向量計算方法,給出了天線位置交換法和基線旋轉(zhuǎn)一圈計算基線航向的方法。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)制機理,給出了旋轉(zhuǎn)MIMU組合系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)方法,對旋轉(zhuǎn)軸的非正交誤差和旋轉(zhuǎn)離心加速度進行了補償。通過實驗數(shù)據(jù)分析驗證了GPS雙天線旋轉(zhuǎn)定向方法的正確性,驗證了轉(zhuǎn)軸非正交誤差補償?shù)挠行?對比了不同轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)MIMU慣導(dǎo)效果,對比了單向連續(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)位級別】：碩士

【部分圖文】：

國外學(xué)者尋北實驗實物圖

(a) 北京航空航天大學(xué) (b) 浙江大學(xué)圖 1-2 國內(nèi)旋轉(zhuǎn) MIMU 測姿系統(tǒng)實物圖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″的力矩電機作為旋轉(zhuǎn)機構(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，用來彌補沒有 GPS 信號弱的場合的導(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)，實驗實物圖如圖 1-3 (b)所示。跑車實驗對比了在無衛(wèi)星信號時旋 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)電機實物圖 圖 2-3ADP 驅(qū)動器2）驅(qū)動器電機驅(qū)動器的作用是驅(qū)動伺服電機運動，輸入直流或交流電壓，輸出三相梯形波或弦波驅(qū)動伺服電機運動。驅(qū)動器的選擇主要考慮的因素：驅(qū)動的電機功率、編碼器類、驅(qū)動器的供電方式以及驅(qū)動器的控制能力。由于所用電機的持續(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；考慮本實驗轉(zhuǎn)臺會在戶外使用，應(yīng)選擇直流供電的驅(qū)動器；為了方便電機的控制調(diào)試，要所選驅(qū)動器支持串口指令控制。本組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺采用 ADP 數(shù)字伺服驅(qū)動器，該驅(qū)動器采用直流供電，具有強大的制模式和控制接口。其輸入輸出能力如表 2-1所示，實物如圖2-3所示，大小為 168mm×9mm×31mm。表 2-1 驅(qū)動器輸入輸出能力輸入能力 輸出能力

【參考文獻】：
期刊論文
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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)的誤差建模與補償[D]. 聶夢馨.南京航空航天大學(xué) 2015
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[4]多天線GPS測姿接收機設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王彪.哈爾濱工程大學(xué) 2013
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本文編號：2929790