發(fā)布時(shí)間：2017-04-17 06:10

  本文關(guān)鍵詞：基于MEMS器件的航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)是多年來慣性技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)主要用于測(cè)量載體飛行的姿態(tài)和航向，以實(shí)現(xiàn)對(duì)載體的導(dǎo)航和控制。 本文在介紹了航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展、應(yīng)用和組成之后指出基于MEMS器件的航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)是一款高性能、低價(jià)位的慣性測(cè)量裝置，主要由微慣性測(cè)量單元和數(shù)字磁羅盤組成。微慣性測(cè)量單元是由MEMS慣性元器件組成，在討論和分析了MEMS慣性器件的誤差形成原因之后得出系統(tǒng)的誤差模型，并通過速率標(biāo)定和位置標(biāo)定進(jìn)行系統(tǒng)誤差模型的系數(shù)分離。 基于MEMS器件的航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)可精確測(cè)量載體在空間生標(biāo)系中姿態(tài)、角速率和線加速度。根據(jù)捷聯(lián)算法計(jì)算出載體的姿態(tài)，采用FIR數(shù)字濾波和卡爾曼濾波進(jìn)行誤差補(bǔ)償保證在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的可靠性和測(cè)量精度。 MEMS陀螺儀和MEMS加速度計(jì)是基于MEMS器件的航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的主要傳感器，它們的精度也影響著整個(gè)系統(tǒng)精度和性能。傳統(tǒng)的慣性敏感元器件的測(cè)試一直都是有針對(duì)性的測(cè)試，代價(jià)較高也比較費(fèi)時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)MEMS慣性敏感元器件的批量測(cè)試。本論文在傳統(tǒng)測(cè)試的基礎(chǔ)上，基于VB 6.0開發(fā)出一套MEMS陀螺儀的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，在這套自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中可以方便的設(shè)置MEMS陀螺儀的量程、MEMS陀螺儀的選點(diǎn)、MEMS陀螺儀選點(diǎn)之間的間隔時(shí)間、轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速等等，實(shí)現(xiàn)了MEMS陀螺儀的小批量測(cè)試。 考慮到航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中信息融合算法的計(jì)算顯相當(dāng)大，對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度要求也很苛刻。尋求一種性價(jià)比高、體積小、高速、高效的微處理芯片來實(shí)現(xiàn)上述算法也很有必要。因此，本論文用DSP代替導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，采用了TI公司的TMS320VC33芯片。 最后，，本論文在系統(tǒng)樣機(jī)研制成功之后進(jìn)行了系統(tǒng)的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)、高低溫實(shí)驗(yàn)和跑車實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證系統(tǒng)的精度達(dá)到了預(yù)期要求。同時(shí)，通過這一系列的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，證明了本文提出的基于MEMS器件的航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)這個(gè)設(shè)計(jì)方案的可行性，使日后的工作可以有目的地開展。
【關(guān)鍵詞】：航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng) MEMS器件 微慣性測(cè)量單元 數(shù)字磁羅盤 FIR數(shù)字濾波 卡爾曼濾波 TMS320VC33
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH703
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用9-11
• 1.2 MEMS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及MEMS慣性器件的應(yīng)用11-15
• 1.2.1 MEMS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 MEMS慣性器件的應(yīng)用14-15
• 1.3 課題研究的背景15-16
• 1.4 論文研究內(nèi)容及主要工作16-19
• 第2章 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的工作原理及組成19-25
• 2.1 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)概述19-20
• 2.2 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的工作原理20-21
• 2.3 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的組成21-25
• 第3章 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的誤差分析25-47
• 3.1 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)誤差的分類25-26
• 3.2 陀螺儀及加速度計(jì)的數(shù)學(xué)模型分析26-33
• 3.3 MEMS陀螺儀的速率標(biāo)定33-40
• 3.4 MEMS加速度計(jì)的位置標(biāo)定40-47
• 第4章 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)47-63
• 4.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常用坐標(biāo)系47-48
• 4.2 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的坐標(biāo)變換48-51
• 4.3 常用的幾種捷聯(lián)姿態(tài)算法51-54
• 4.3.1 歐拉角法(三參數(shù)法)52
• 4.3.2 方向向余弦法(九參數(shù)法)52-53
• 4.3.3 四元數(shù)法(四參數(shù)法)53-54
• 4.4 系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)54-55
• 4.5 濾波設(shè)計(jì)55-63
• 4.5.1 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)57
• 4.5.2 卡爾曼濾波設(shè)計(jì)57-63
• 第5章 基于MEMS器件與DSP的航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-83
• 5.1 MEMS慣性器件的工作原理63-67
• 5.2 數(shù)字磁羅盤HMR-3000簡介67-69
• 5.3 數(shù)字信號(hào)處理器概述69-72
• 5.3.1 數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)69-70
• 5.3.2 數(shù)字信號(hào)處理器的發(fā)展70-71
• 5.3.3 數(shù)字信號(hào)處理器的分類71-72
• 5.4 TMS320VC33高速浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器72-75
• 5.4.1 TMS320VC33概述72
• 5.4.2 TMS320VC33的CPU寄存器72-73
• 5.4.3 TMS320VC33應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程73-75
• 5.5 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)75-83
• 5.5.1 系統(tǒng)的總體要求75-76
• 5.5.2 硬件電路結(jié)構(gòu)76-77
• 5.5.3 AD轉(zhuǎn)換電路77-79
• 5.5.4 TMS320VC33的片外擴(kuò)展79
• 5.5.5 電源模塊設(shè)計(jì)79-80
• 5.5.6 數(shù)字信號(hào)輸出電路80-83
• 第6章 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的MEMS陀螺儀自動(dòng)化測(cè)試83-95
• 6.1 Microsoft Visual Basic 6.0簡介83
• 6.2 MEMS陀螺儀的自動(dòng)化測(cè)試軟件設(shè)計(jì)83-95
• 6.2.1 MEMS陀螺儀速率實(shí)驗(yàn)測(cè)試85-88
• 6.2.2 MEMS陀螺儀分辨率實(shí)驗(yàn)測(cè)試88-90
• 6.2.3 MEMS陀螺儀漂移實(shí)驗(yàn)測(cè)試90-95
• 第7章 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)及分析95-117
• 7.1 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的物理特性95-96
• 7.2 微慣性測(cè)量單元的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及分析96-106
• 7.2.1 MEMS陀螺儀的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及分析97-101
• 7.2.2 MEMS加速度計(jì)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及分析101-106
• 7.3 微慣性測(cè)量系統(tǒng)的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)及分析106-108
• 7.4 微慣性測(cè)量系統(tǒng)的高低溫實(shí)驗(yàn)及分析108-113
• 7.5 航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)跑車實(shí)驗(yàn)及分析113-117
• 總結(jié)117-119
• 附錄1119-121
• 參考文獻(xiàn)121-125
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明125-127
• 發(fā)表論文情況:125-127
• 致謝127-128

【引證文獻(xiàn)】

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4 劉軍;董晶晶;時(shí)梟鵬;何國國;;汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在線測(cè)量及預(yù)報(bào)技術(shù)[J];中國公路學(xué)報(bào);2011年04期

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  本文關(guān)鍵詞：基于MEMS器件的航向姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：312595