方位角精度對捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)的精度具有決定性作用,由于MEMS陀螺儀本身精度有限,難以長時(shí)間準(zhǔn)確的對方位角進(jìn)行估計(jì),對于MEMS慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)方位角長時(shí)間高精度的輸出還需要進(jìn)行研究。針對上述問題,本文借助一些輔助信息來對產(chǎn)生的方位角偏差進(jìn)行校準(zhǔn),主要從以下三方面進(jìn)行研究:(1)方位角長時(shí)間精度保持的整體方案對影響方位角長時(shí)間精度保持的因素進(jìn)行分析研究,針對已經(jīng)產(chǎn)生的方位偏差進(jìn)行整體方位角校準(zhǔn)方案設(shè)計(jì),即對采集數(shù)據(jù)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)磁干擾評估,根據(jù)磁干擾程度不同選擇不同的方案,當(dāng)?shù)卮艌霾皇苊黠@干擾時(shí),選擇互補(bǔ)濾波和Kalman濾波相融合的方位角校準(zhǔn)算法,當(dāng)?shù)卮艌鍪艿矫黠@干擾的情況下,采用結(jié)合運(yùn)動場景約束的方位角校準(zhǔn)策略。(2)Kalman濾波和互補(bǔ)濾波相融合的方位角校準(zhǔn)算法當(dāng)?shù)卮艌霾皇苊黠@干擾時(shí),提出將Kalman濾波和互補(bǔ)濾波相融合的算法。首先將電子羅盤和陀螺儀通過Kalman濾波融合得出最優(yōu)估計(jì)四元數(shù),然后利用互補(bǔ)濾波算法對陀螺儀的漂移進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫叫Ｕ蟮乃脑獢?shù),將此次得到的四元數(shù)和上次Kalman濾波得出最優(yōu)估計(jì)四元數(shù)再次通過Kalman濾波算法對四元數(shù)進(jìn)行第二次最優(yōu)估計(jì)... 

【文章來源】：河北工業(yè)大學(xué)天津市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換在圖2.1中，、和分別稱為載體的航向角、俯仰角和橫滾角

慣性元件精度較低。雖然當(dāng)前 慣性傳感器已經(jīng)有了長足的發(fā)展，但受工作原理和工藝技術(shù)水平的限制，MEMS 傳感器精度相對較低，其性能與傳統(tǒng)慣性元件相比仍有一定差距，要實(shí)現(xiàn)長時(shí)間高精度的方位保持難度比較大。第二，MEMS 慣性導(dǎo)航所固有的傳感器誤差累積特性，圖 3.1 為 MEMS 慣性傳感器輸出誤差，慣性傳感器誤差的大小對于慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航定位精度具有決定性的影響。第三，捷聯(lián)導(dǎo)航算法誤差，在捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)中，利用陀螺儀測量載體各軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的瞬時(shí)角度增量，通過積分計(jì)算其角度變化量，結(jié)合載體初始方位，解算出當(dāng)前的方位角信息。由于采用積分的方式計(jì)算方位角信息，各種誤差隨著時(shí)間的增長而不斷累積，使得系統(tǒng)的長期精度差。

肷?臀蟛畹撓行Ч蘭坪筒鉤ィ?越檔退俁任蟛詈頭轎晃蟛畹睦奐啤?提高長時(shí)間的慣性導(dǎo)航和定位精度具有重要意義。MEMS慣性傳感器輸出的誤差項(xiàng)包含可預(yù)測誤差（系統(tǒng)誤差）項(xiàng)和隨機(jī)誤差項(xiàng)。其中可預(yù)測誤差包括零偏、標(biāo)度因子誤差、安裝誤差和溫度漂移等靜態(tài)誤差以及大動態(tài)工作條件下所產(chǎn)生的傳感器動態(tài)誤差；零偏不穩(wěn)定性、角度/速度隨機(jī)游走、量化噪聲等都屬于隨機(jī)誤差。對于傳感器的可預(yù)測誤差項(xiàng)，可采用以離線測試為主、在線觀測為輔的方法，建立誤差模型，并根據(jù)傳感器實(shí)際工作條件和狀態(tài)，對傳感器觀測值進(jìn)行補(bǔ)償和修正，如圖3.2所示。圖3.2可預(yù)測誤差的估計(jì)和補(bǔ)償方案根據(jù)MEMS傳感器的誤差特性和來源對其誤差進(jìn)行分類，分為可預(yù)測誤差和隨機(jī)誤差。由于傳感器的隨機(jī)誤差項(xiàng)具有較大不確定性，觀測和校正比較困難，若補(bǔ)償不當(dāng)則會產(chǎn)生額外累積誤差。長期觀測下隨機(jī)誤差具有零均值的特性，由此可見隨機(jī)誤差項(xiàng)對累積誤差影響相對較小，故主要對可預(yù)測誤差項(xiàng)進(jìn)行主要分析研究。MEMS慣性傳感器的可預(yù)測誤差項(xiàng)分為兩類，一類是靜態(tài)誤差，另一類是動態(tài)誤差。由于本文主要對導(dǎo)航解算中產(chǎn)生的方位角偏差進(jìn)行校準(zhǔn)，故在此只對MEMS慣性傳感器的可預(yù)測誤差的估計(jì)補(bǔ)償進(jìn)行簡單的介紹。下面對靜態(tài)誤差估計(jì)和補(bǔ)償?shù)乃悸愤M(jìn)行介紹：（1）靜態(tài)誤差分析。根據(jù)MEMS慣性器件的性能指標(biāo)可將靜態(tài)誤差項(xiàng)分為三類，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于四元數(shù)和卡爾曼濾波的姿態(tài)角估計(jì)算法研究與應(yīng)用[D]. 陳偉.燕山大學(xué) 2015
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[4]多維MEMS慣性傳感器的姿態(tài)解算算法研究[D]. 劉星.哈爾濱工程大學(xué) 2013
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本文編號：2936054