本文關(guān)鍵詞：基于MEMS-IMU尋北定向技術(shù)研究

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【摘要】：慣性尋北技術(shù)是慣性領(lǐng)域的重要組成部分，是現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)能夠快速、精確定向的重要保障技術(shù)之一。基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的陀螺儀是一種新型角速度傳感器，具有成本低，重量輕，功耗小等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的機(jī)械與光學(xué)陀螺相比具有很大的優(yōu)越性。 綜合分析了尋北技術(shù)的分類及捷聯(lián)陀螺尋北設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，并且對(duì)目前MEMS-IMU主流產(chǎn)品的性能指標(biāo)進(jìn)行了市場調(diào)研。論文結(jié)合當(dāng)前慣性陀螺尋北儀的發(fā)展需要，，基于現(xiàn)有國產(chǎn)的微機(jī)械慣性測量單元(MEMS-IMU)，進(jìn)行了全面的尋北技術(shù)研究。 論文對(duì)陀螺尋北技術(shù)中的靜態(tài)尋北法（單位置尋北、二位置尋北、四位置尋北）、卡爾曼濾波法以及連續(xù)旋轉(zhuǎn)調(diào)制法進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，并對(duì)各個(gè)方案中影響陀螺尋北精度的誤差因素進(jìn)行了分析和總結(jié)。 單軸位置轉(zhuǎn)臺(tái)、單軸速率位置轉(zhuǎn)臺(tái)以及相應(yīng)的軟件程序構(gòu)成了論文的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。論文首先針對(duì)研究用到的MEMS-IMU設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集程序，利用Allan方差法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到實(shí)驗(yàn)用到的IMU的性能指標(biāo)。然后分別設(shè)計(jì)二位置尋北實(shí)驗(yàn)，卡爾曼濾波尋北實(shí)驗(yàn)以及連續(xù)旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北實(shí)驗(yàn)，對(duì)論文提出的各種MEMS-IMU尋北方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并給出尋北精度水平，其中MEMS-IMU連續(xù)旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北的重復(fù)性精度能夠達(dá)到5°以內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：MEMS-IMU 尋北 卡爾曼濾波 旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN966
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 MEMS-IMU 的由來及發(fā)展10-12
• 1.1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的 IMU10-11
• 1.1.2 MEMS 技術(shù)與慣性器件的融合11-12
• 1.2 國內(nèi)外陀螺尋北技術(shù)發(fā)展概況12-15
• 1.2.1 羅經(jīng)式尋北儀發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 捷聯(lián)式陀螺尋北儀發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 MEMS-IMU 尋北技術(shù)研究的意義15-16
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 MEMS-IMU 靜態(tài)尋北方案18-31
• 2.1 基礎(chǔ)知識(shí)18-20
• 2.1.1 常用坐標(biāo)系18-19
• 2.1.2 靜態(tài)尋北基本原理19-20
• 2.2 MEMS-IMU 幾種靜態(tài)尋北方案20-29
• 2.2.1 單位置尋北21-23
• 2.2.2 二位置尋北23-26
• 2.2.3 四位置尋北26-29
• 2.3 陀螺靜態(tài)尋北誤差分析29-30
• 2.4 小結(jié)30-31
• 第3章 卡爾曼濾波技術(shù)在 MEMS-IMU 尋北定向中的應(yīng)用31-39
• 3.1 卡爾曼濾波基本方程31-33
• 3.2 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)更新算法33-34
• 3.2.1 姿態(tài)更新微分方程33
• 3.2.2 速度更新微分方程33-34
• 3.2.3 位置更新微分方程34
• 3.3 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差微分方程34-36
• 3.3.1 姿態(tài)誤差微分方程34
• 3.3.2 速度誤差微分方程34-35
• 3.3.3 位置誤差微分方程35-36
• 3.4 卡爾曼濾波在 MEMS-IMU 尋北定向中的應(yīng)用36-37
• 3.4.1 卡爾曼濾波方程的建立36-37
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仿真結(jié)果37
• 3.5 小結(jié)37-39
• 第4章 MEMS-IMU 旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北方案39-50
• 4.1 旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北技術(shù)原理39-40
• 4.2 MEMS-IMU 旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北方案設(shè)計(jì)40-48
• 4.2.1 調(diào)制頻率和采樣頻率的選擇40-41
• 4.2.2 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)41-43
• 4.2.3 最小二乘相關(guān)檢測43-48
• 4.2.4 尋北值的解算48
• 4.3 MEMS-IMU 旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北方案實(shí)現(xiàn)48-49
• 4.3.1 微機(jī)械慣性測量單元的尋北輸出48-49
• 4.3.2 微機(jī)械慣性測量單元旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北方案49
• 4.4 小結(jié)49-50
• 第5章 基于 MEMS-IMU 的尋北定向?qū)嶒?yàn)50-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)用 MEMS-IMU 介紹50-56
• 5.1.1 MEMS-IMU 簡介及通信協(xié)議50-51
• 5.1.2 數(shù)據(jù)采集模塊軟件實(shí)現(xiàn)51-54
• 5.1.3 運(yùn)用 Allan 方差分析 MEMS-IMU 隨機(jī)誤差性能54-56
• 5.2 MEMS-IMU 二位置尋北實(shí)驗(yàn)56-60
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備56-57
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)過程57-58
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析58-60
• 5.3 MEMS-IMU 四位置尋北實(shí)驗(yàn)60-62
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備60
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)過程60
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析60-62
• 5.4 MEMS-IMU 連續(xù)旋轉(zhuǎn)調(diào)制尋北實(shí)驗(yàn)62-66
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備62-63
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)過程63-64
• 5.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析64-66
• 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單72-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李長森;郭海雷;谷巖;肖龍;;MEMS微慣性組合靜態(tài)誤差建模與補(bǔ)償[J];微納電子技術(shù);2012年01期

2 李彥保,趙忠,衛(wèi)育新,李輝;陀螺尋北儀的算法改進(jìn)[J];兵工自動(dòng)化;2004年05期

3 陳家斌,劉星橋,繆玲娟,張煜峰;捷聯(lián)式陀螺尋北儀誤差分析與試驗(yàn)研究[J];兵工學(xué)報(bào);1999年04期

4 鄒向陽,孫謙,陳家斌,徐建華;連續(xù)旋轉(zhuǎn)式尋北儀的尋北算法及信號(hào)處理[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2004年09期

5 劉星橋,任明榮,陳家斌,謝玲,宋春雷;捷聯(lián)尋北儀的誤差補(bǔ)償技術(shù)及信號(hào)處理方法研究[J];航天控制;2005年05期

6 郭秀中,陳家斌;微機(jī)械慣性儀表綜述[J];測控技術(shù);1996年02期

7 趙思浩;陸明泉;馮振明;;MEMS慣性器件誤差系數(shù)的Allan方差分析方法[J];中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2010年05期

8 周亢;閆建國;;卡爾曼濾波在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)仿真;2008年09期

9 陸芳;劉俊;;卡爾曼濾波在陀螺儀隨機(jī)漂移中的應(yīng)用[J];微計(jì)算機(jī)信息;2007年23期

10 胡宏?duì)N;郭立;朱俊株;;卡爾曼濾波器在導(dǎo)航系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)中的應(yīng)用[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2006年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 代剛;MEMS-IMU誤差分析補(bǔ)償與實(shí)驗(yàn)研究[D];清華大學(xué);2011年

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