基于MEMS陀螺的地平仪设计与实现
发布时间：2021-01-30 05:37
地平仪凭借其独特的功能,一直以来都作为首要的飞行仪表,被称为“仪表之王”,任何的飞行器或者航天器都得配备该仪表装置,在航天航空等领域发挥着重要作用,随着航空仪表的发展,传统的地平仪是由机械式陀螺仪构成的,因为体积大,可靠性较差,很难满足其小体积、低成本和高精度的性能要求。惯性导航技术凭借其自主性的优势可以在任何严苛的环境下,无需外界辅助设备就能实现运载体的各种导航信息测量（姿态、速度以及位置等）,其中,MEMS（micro-electro-mechanical system,微机电系统）器件具备优越的性能指标被广泛应用于姿态测量系统中。针对传统地平仪系统的缺点,本文设计了一套基于MEMS陀螺的地平仪系统,该系统能够不依赖外界信息、完全自主地精确测量运载体的运动姿态信息,具备小体积、低成本及可靠性高等特性,除了可以应用于航空航天领域,还可以应用于稳定平台、海洋装备、汽车智能电子等领域。本文的主要工作如下:（1）姿态解算算法设计与仿真分析。在传统的Mahony互补滤波算法的基础上,设计了改进型自适应Mahony互补滤波算法,同时,建立了系统的扩展卡尔曼滤波算法模型,通过仿真试验,得出所设计...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞机仪表盘随着微电子技术和光电显示元件的发展，仪表小型化、智能化、数字化发展成为主
图 1.2 传统机械式陀螺地平仪项目，开展基于 MEMS 陀螺的地平仪的设计与实Micro Inertial Measurement Unit，MIMU），不依性导航的目的。 MEMS 陀螺的地平仪设计，不仅可以应用于飞机踪及导航、监控患病者、车载导航、智能炸弹、机研究现状器件MEMS 概念提出后，MEMS 技术得到大力发展[12]进行研究的。1988 年，美国 Draper 实验室[13]对振好的成果，可以凝结成两款产品，即新型双框架式陀螺[14]。随之，越来越多的科研机构和公司加入了样的 MEMS 陀螺开始涌现并实现了工程化实际应
低精度光纤陀螺，而且在可靠性、体积、成本技术的发展，MEMS 器件的精度将越来越高。表 1.2 国内外主要 MEMS 姿态测量系统产产品姿态精度(°) （RMS）输出静态 动态VG400 0.75 2.0 1Ellipse A 0.1 0.1 2司 IMU610 0.3 0.3 2NV-VG1000 0.3 0.3 1MTi-200VRU 0.25 0.3 1MS 姿态测量系统（主要是指垂直陀螺仪）产品[37]的 VG400（见图 1.3 所示）是一款应用在无在飞机高动态环境下，精度能达到 2.0°，在国产品[38]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高端MEMS固体波动陀螺的发展与应用[J]. 权海洋,杨栓虎,陈效真,王浩. 导航与控制. 2017(06)
[2]硅微谐振加速度计的研究现状及发展趋势[J]. 杨博,阚宝玺,徐宇新,胡启方. 导航与控制. 2017(04)
[3]微机械谐振式加速度计的研究现状及发展趋势[J]. 高杨,雷强,赵俊武,吕军光. 强激光与粒子束. 2017(08)
[4]ADI MEMS研发进入高产模式,工业物联网是主要应用市场[J]. 单祥茹. 中国电子商情(基础电子). 2017(06)
[5]MEMS陀螺仪随机误差的辨识与降噪方法研究[J]. 孙伟,文剑,张远,耿诗涵. 电子测量与仪器学报. 2017(01)
[6]双轴倾角传感器姿态角测量的建模与标定[J]. 张起朋,李醒飞,谭文斌,陈诚. 机械科学与技术. 2016(07)
[7]MEMS陀螺技术国内外发展现状简述[J]. 陈尚,张世军,穆星科,陈永强. 传感器世界. 2016(04)
[8]静态红外地平仪大角度测量模型及误差研究[J]. 李鑫,崔文楠,周士兵. 红外技术. 2015(01)
[9]典型MEMS和可穿戴传感技术的新发展[J]. 赵正平. 微纳电子技术. 2015(01)
[10]一种用于无人机姿态测量的红外地平仪算法改进[J]. 续立军,刘涛,陈海昕,张宇飞. 中国惯性技术学报. 2014(04)
博士论文
[1]无陀螺惯性测量单元关键技术的研究[D]. 刘超军.华中科技大学 2016
[2]MEMS惯性器件参数辨识及系统误差补偿技术[D]. 何昆鹏.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]MEMS陀螺仪组合系统及滤波算法设计[D]. 杜少鹤.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于MEMS器件的车辆组合导航技术研究[D]. 韩亮.西京学院 2015
[3]基于MEMS-IMU与数据融合的自平衡机器人姿态测控系统研究与设计[D]. 胡佳佳.南京航空航天大学 2015
[4]基于MEMS器件的无人机姿态测量系统设计与实现[D]. 刘佳妮.黑龙江大学 2015
[5]基于MEMS惯性器件的捷联式姿态测量系统的研究[D]. 李佩华.沈阳航空航天大学 2014
[6]基于MEMS/GPS的微型无人机组合航姿系统研究[D]. 吕印新.南京航空航天大学 2013
[7]多维MEMS惯性传感器的姿态解算算法研究[D]. 刘星.哈尔滨工程大学 2013
[8]基于MEMS惯性器件的分布式导航系统研究[D]. 王翔宇.上海交通大学 2013
[9]基于机器人及军用导航系统的MEMS陀螺仪性能研究[D]. 梁丽娟.北京交通大学 2011
[10]高动态环境下MIMU/地磁组合姿测技术研究[D]. 贺飞.中北大学 2010
本文编号：3008348
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞机仪表盘随着微电子技术和光电显示元件的发展，仪表小型化、智能化、数字化发展成为主
图 1.2 传统机械式陀螺地平仪项目，开展基于 MEMS 陀螺的地平仪的设计与实Micro Inertial Measurement Unit，MIMU），不依性导航的目的。 MEMS 陀螺的地平仪设计，不仅可以应用于飞机踪及导航、监控患病者、车载导航、智能炸弹、机研究现状器件MEMS 概念提出后，MEMS 技术得到大力发展[12]进行研究的。1988 年，美国 Draper 实验室[13]对振好的成果，可以凝结成两款产品，即新型双框架式陀螺[14]。随之，越来越多的科研机构和公司加入了样的 MEMS 陀螺开始涌现并实现了工程化实际应
低精度光纤陀螺，而且在可靠性、体积、成本技术的发展，MEMS 器件的精度将越来越高。表 1.2 国内外主要 MEMS 姿态测量系统产产品姿态精度(°) （RMS）输出静态 动态VG400 0.75 2.0 1Ellipse A 0.1 0.1 2司 IMU610 0.3 0.3 2NV-VG1000 0.3 0.3 1MTi-200VRU 0.25 0.3 1MS 姿态测量系统（主要是指垂直陀螺仪）产品[37]的 VG400（见图 1.3 所示）是一款应用在无在飞机高动态环境下，精度能达到 2.0°，在国产品[38]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高端MEMS固体波动陀螺的发展与应用[J]. 权海洋,杨栓虎,陈效真,王浩. 导航与控制. 2017(06)
[2]硅微谐振加速度计的研究现状及发展趋势[J]. 杨博,阚宝玺,徐宇新,胡启方. 导航与控制. 2017(04)
[3]微机械谐振式加速度计的研究现状及发展趋势[J]. 高杨,雷强,赵俊武,吕军光. 强激光与粒子束. 2017(08)
[4]ADI MEMS研发进入高产模式,工业物联网是主要应用市场[J]. 单祥茹. 中国电子商情(基础电子). 2017(06)
[5]MEMS陀螺仪随机误差的辨识与降噪方法研究[J]. 孙伟,文剑,张远,耿诗涵. 电子测量与仪器学报. 2017(01)
[6]双轴倾角传感器姿态角测量的建模与标定[J]. 张起朋,李醒飞,谭文斌,陈诚. 机械科学与技术. 2016(07)
[7]MEMS陀螺技术国内外发展现状简述[J]. 陈尚,张世军,穆星科,陈永强. 传感器世界. 2016(04)
[8]静态红外地平仪大角度测量模型及误差研究[J]. 李鑫,崔文楠,周士兵. 红外技术. 2015(01)
[9]典型MEMS和可穿戴传感技术的新发展[J]. 赵正平. 微纳电子技术. 2015(01)
[10]一种用于无人机姿态测量的红外地平仪算法改进[J]. 续立军,刘涛,陈海昕,张宇飞. 中国惯性技术学报. 2014(04)
博士论文
[1]无陀螺惯性测量单元关键技术的研究[D]. 刘超军.华中科技大学 2016
[2]MEMS惯性器件参数辨识及系统误差补偿技术[D]. 何昆鹏.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]MEMS陀螺仪组合系统及滤波算法设计[D]. 杜少鹤.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于MEMS器件的车辆组合导航技术研究[D]. 韩亮.西京学院 2015
[3]基于MEMS-IMU与数据融合的自平衡机器人姿态测控系统研究与设计[D]. 胡佳佳.南京航空航天大学 2015
[4]基于MEMS器件的无人机姿态测量系统设计与实现[D]. 刘佳妮.黑龙江大学 2015
[5]基于MEMS惯性器件的捷联式姿态测量系统的研究[D]. 李佩华.沈阳航空航天大学 2014
[6]基于MEMS/GPS的微型无人机组合航姿系统研究[D]. 吕印新.南京航空航天大学 2013
[7]多维MEMS惯性传感器的姿态解算算法研究[D]. 刘星.哈尔滨工程大学 2013
[8]基于MEMS惯性器件的分布式导航系统研究[D]. 王翔宇.上海交通大学 2013
[9]基于机器人及军用导航系统的MEMS陀螺仪性能研究[D]. 梁丽娟.北京交通大学 2011
[10]高动态环境下MIMU/地磁组合姿测技术研究[D]. 贺飞.中北大学 2010
本文编号：3008348
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