基于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)慣性傳感器的航姿參考系統(tǒng)(AHRS)由于功耗低、成本低、體積小等突出優(yōu)點,在生活、工業(yè)和軍事等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。然而,AHRS由于傳感器精度、姿態(tài)解算方法和外部環(huán)境影響,制約了其輸出姿態(tài)的精度,限制了其應(yīng)用范圍。本文以提升AHRS應(yīng)用范圍為目的,對MEMS慣性傳感器的AHRS所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行研究,提高AHRS姿態(tài)信息解算精度。在AHRS中,影響姿態(tài)信息精度的誤差源有MEMS慣性傳感器自身誤差、磁強計自身誤差、隨機噪聲誤差、外部加速度干擾和MEMS慣性傳感器輸出信息的融合誤差。針對上述誤差因素,本文提出了如下研究思路和方法:首先,針對MEMS慣性傳感器自身標(biāo)定。本文提出利用加權(quán)最小二乘法對陀螺儀和加速度計自身確定性誤差進行標(biāo)定,該方法能有效抑制誤差較大測量值在用最小二乘法擬合時帶來的擬合誤差,提高確定性誤差標(biāo)定精度;利用Allan方差法建立隨機誤差模型,對隨機誤差進行分析。針對磁強計校準(zhǔn)。磁強計自身輸出數(shù)據(jù)存在誤差,根據(jù)橢圓理論,建立圓周模型,通過擬合對磁強計進行校準(zhǔn)。其次,針對隨機噪聲方差的抑制。本文提出一種基于貝葉斯拉普拉斯卡爾曼濾波(BLKF)方法的... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

坐標(biāo)系示意圖

圖 3- 1 LPMS-B 藍(lán)牙傳感器Fig.3-1 LPMS-B Bluetooth sensor六速率法和六位置法進行數(shù)據(jù)采集，使用六數(shù)據(jù)采集組數(shù)，減少實驗所需時間，提高標(biāo)率法對陀螺儀進行標(biāo)定。將 LPMS-B 傳感器轉(zhuǎn)臺中心，對 Z 軸采集以 30°/s、40°/s、角速度旋轉(zhuǎn)的六組數(shù)據(jù)，將每組數(shù)據(jù)通過拉依據(jù)，對剩余數(shù)據(jù)求均值。獲得如表 3-1 所示表 3- 1 LPMS-B 傳感器角速度數(shù)據(jù)Tab.3-1 Angular velocity data of LPMS-B Sensor轉(zhuǎn)臺 Z 軸角速度（°/s）X 軸角速度（°/s）Y 軸角速度（°/s）30 -0.3805 -1.4934 40 -0.4048 -2.0194 50 -0.2017 -2.4435 -30 -0.1107 1.4066

圖 3- 2 LPMS-B 傳感器陀螺儀三軸標(biāo)定Fig.3-2 Three axis calibration of gyroscope of LPMS-B sensor2）采用六位置法對加速度計進行標(biāo)定。將 LPMS-B 傳感器 X 軸向上面放置在水平轉(zhuǎn)臺面內(nèi)，同理，將 X 軸向下、Y 軸向上、Y 軸向下 軸向下放置在轉(zhuǎn)臺上。每個位置采集一段時間數(shù)據(jù)；將六組數(shù)據(jù)通進行處理，剔除誤差較大的數(shù)據(jù)，對剩余數(shù)據(jù)求均值。獲得如表 3-表 3- 2 LPMS-B 傳感器六位置法加速度計數(shù)據(jù)Tab.3-2 Accelerometer data of six position method of LPMS-B sensor序號 位置方向 X 軸加速度（m/s2）Y 軸加速度（m/s2）Z 軸加速度（m/s2）1 X 軸向上 -9.7097 -0.0697 -0.06302 X 軸向下 9.5022 0.1111 0.02343 Y 軸向上 -0.0070 -9.7005 0.06704 Y 軸向下 -0.1615 9.5453 -0.04445 Z 軸向上 -0.1426 0.0226 -9.70026 Z 軸向下 -0.1204 0.1305 9.6068

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于雙回路擴展卡爾曼濾波的慣性平臺連續(xù)自標(biāo)定[J]. 王琪,汪立新,秦偉偉,沈強.  宇航學(xué)報. 2017(06)
[2]基于CKF的非線性船體變形慣性測量方法[J]. 徐博,王藝菲,單為.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[3]基于加權(quán)最小二乘法的空間目標(biāo)模擬器平面度測量與補償研究[J]. 李凱,胡英輝,袁泉,袁峰.  光電子·激光. 2016(02)
[4]農(nóng)業(yè)機械導(dǎo)航系統(tǒng)中MEMS加速度計的標(biāo)定及應(yīng)用[J]. 陳瑜,張鐵民.  農(nóng)機化研究. 2015(12)
[5]MEMS陀螺隨機漂移誤差系數(shù)的動態(tài)提取[J]. 徐定杰,苗志勇,沈鋒,田春苗.  宇航學(xué)報. 2015(02)
[6]MEMS三軸數(shù)字陀螺儀標(biāo)定方法研究[J]. 彭孝東,陳瑜,李繼宇,閆國琦,張鐵民.  傳感器與微系統(tǒng). 2013(06)
[7]基于容積卡爾曼濾波的衛(wèi)星姿態(tài)估計[J]. 魏喜慶,宋申民.  宇航學(xué)報. 2013(02)
[8]關(guān)于加權(quán)最小二乘法中權(quán)函數(shù)的選擇問題[J]. 曾偉生.  中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃. 1996(01)

碩士論文
[1]高精度低成本無人機AHRS應(yīng)用系統(tǒng)研究[D]. 吳培鑫.深圳大學(xué) 2016
[2]微型航姿系統(tǒng)的設(shè)計與姿態(tài)解算算法研究[D]. 劉瓊.重慶郵電大學(xué) 2016
[3]MEMS陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)定方法研究[D]. 王如勝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]無人機航姿參考系統(tǒng)開發(fā)及信息融合算法研究[D]. 袁政.中南大學(xué) 2012
[5]MEMS慣導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)定補償技術(shù)及導(dǎo)航姿態(tài)算法研究[D]. 鐘鈞宇.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[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



本文編號：2911971