傳統(tǒng)的利用陀螺儀和加速度計進行姿態(tài)測量的方法存在慣性器件誤差隨時間積累的缺點。地磁場是地球的固有資源,利用地磁場的特性可以將地磁場作為載體姿態(tài)測量的參照依據(jù)。磁力計可有效地測量地磁場矢量,且磁力計具有無累計誤差、響應(yīng)速度快等特點。因此結(jié)合磁力計、陀螺儀和加速度計進行姿態(tài)測量可以克服慣性器件累積誤差問題,從而提高姿態(tài)測量精度。本文在此背景下設(shè)計磁力計/慣性組合測姿系統(tǒng),并就其算法進行研究。主要內(nèi)容包括:（1）設(shè)計測姿系統(tǒng)硬件模塊。主要包括對DSP以及傳感器測量單元等主要器件進行選型分析,完成硬件電路設(shè)計和調(diào)試。同時為系統(tǒng)編制上位機軟件,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和保存。（2）研究磁力計校正算法。對磁力計誤差進行分析,建立了磁力計誤差模型。在分析基于最小二乘法的橢球擬合算法的基礎(chǔ)上,從橢球擬合殘差入手,借助正態(tài)分布數(shù)學(xué)工具,迭代優(yōu)化處理數(shù)據(jù),減少粗差點,改進橢球擬合算法,并完成仿真實驗。開展了算法改進前后的對比實驗,結(jié)果表明,所提出的改進算法補償磁力計誤差效果更好。（3）采用互補濾波姿態(tài)解算算法實現(xiàn)了系統(tǒng)測姿功能。開展與傳統(tǒng)基于畢卡求解法的四元數(shù)姿態(tài)解算算法的對比實驗,實驗結(jié)果得出互補濾波算法對姿態(tài)的... 

【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】：

TMS320C5509A實物圖

圖 3-3ADIS16405 實物圖設(shè)計部分，主要包括電源模塊、存儲器電路和串口電路等。插孔提供，其中電源插孔 5V P的電流為 1A 以上。系統(tǒng)電壓通保險對系統(tǒng)電路進行保護，該保復(fù)，從而起到保護電路的作用。采用 AMS1117-3.3 電源轉(zhuǎn)移芯片可靠的主電源 3.3V，并由指示作為 3.3V 轉(zhuǎn) 1.6V 的高性能穩(wěn)壓塊原理圖如圖 3-4 所示：

圖 3-10 系統(tǒng) PCB 圖及系統(tǒng)實物圖機設(shè)計便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集和顯示，為本系統(tǒng)設(shè)計了上位機。本系統(tǒng)上位機采環(huán)境為微軟的 Microsoft Visual Studio 2015。C#是微軟公司發(fā)布的一款程序設(shè)計語言，是由 C 和 C++所衍生發(fā)展而來，在繼承 C 和 C++的強同時，摒棄了它們的一些較復(fù)雜特性[55]。同時，微軟公司提供了豐富的對象語言的特點，使得 C#語言特別適合用于上位機軟件設(shè)計。并且 C臺編寫應(yīng)用程序，因此在上位機設(shè)計方面，較同為面向?qū)ο笳Z言的 Jav勢（若用 Java 語言編寫，則上位機在 JRE 中才能運行）。對上位機的界面進行設(shè)計，界面設(shè)計圖如圖 3-11 所示。該上位機顯示兩個部分，左部分主要為串口設(shè)置，通過 5 個 ComboBox 選擇相應(yīng)串口數(shù)。串口號通過對系統(tǒng) IO 串口進行遍歷添加到控件，控件下拉選擇所需、校驗位、數(shù)據(jù)位和停止位 4 個參數(shù)通過提前在 ComboBox 的 Items 屬常用的可能性，方便下拉選擇。同時還有打開串口的 Button，通過點擊

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]質(zhì)子磁力儀的標(biāo)定研究[D]. 王超.吉林大學(xué) 2016
[2]基于多MEMS傳感器數(shù)據(jù)融合的組合測姿系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 姜天宇.東南大學(xué) 2015
[3]高精度新型GMI磁強計設(shè)計[D]. 呂維維.南京航空航天大學(xué) 2015
[4]地磁輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 陳沖.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]基于地磁和微慣性器件組合的姿態(tài)測量系統(tǒng)研究[D]. 伊程毅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]MIMU/磁強計航姿參考系統(tǒng)研究[D]. 盛慶軒.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[7]MEMS SINS/磁強計組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計[D]. 王震宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[8]加速度計/磁強計捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)姿態(tài)解算方法研究[D]. 李海濤.中北大學(xué) 2007
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