基于MEMS传感器的微飞行器航姿算法设计与实验研究

发布时间：2021-09-06 08:28

　　相较于仅搭载在微飞行器上的GPS定位,同时搭载MEMS运动传感器可获得更加准确的微飞行器的姿态。MEMS九轴运动传感器的陀螺仪、加速度计、磁力计分别测量载体的角速度、加速度和磁力值。与传统的导航传感器相比,MEMS九轴运动传感器具有体积小、成本低、方便搭载等优点,在导航领域获得了越来越多的应用。由于MEMS运动传感器中的陀螺仪确定性漂移以及随机性漂移等累积误差的存在,使得测量的姿态角误差越来越大,不太适用直接搭载到微飞行器上。因此,如何补偿传感器的误差以提高测量精度并适用于搭载,成为MEMS运动传感器应用研究的重点内容。目前,提高MEMS运动传感器精度的方法有两种,一种是通过提高工艺水平减少累积误差,但由于陀螺仪累积误差的特性,再加上研究工艺的成本高、周期长,这种方法不太适合。另一种根据MEMS运动传感器的特性,建立一个姿态解算“黑盒子”模型,通过姿态解算“黑盒子”模型提高姿态角的精度。微飞行器姿态解算“黑盒子”模型涉及到捷联惯性导航、时间序列误差建模以及卡尔曼滤波等算法。本论文的主要工作如下:（1）对捷联惯性导航进行介绍,主要介绍了各个坐标系以及地理坐标系与载体坐标系之间的转换矩阵,... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

论文的研究工作内容框图

图 2- 1 二维坐标变换示意图Fig.2- 1 The diagram of coordinate transformation推广到三维空间，同样是' ' 'OX Y Z 坐标系由 OXYZ ，则'''cos sincos sinx x yy y xz z 为'''cos sin 0sin cos 00 0 1xyz

图 2-2 三维坐标变换示意图Fig.2- 2 The diagram of coordinate transformation样是' ' 'OX Y Z 坐标系由 OXYZ 坐标系绕 Y 轴旋转 '''cos sinsin cosx x zy yz x z 阵为'''cos 0 sin0 1 0sin 0 cosxyz 坐标系由 OXYZ 坐标系绕 X 轴旋转 角得到''cos sinx xy y z

【参考文献】：
期刊论文
[1]卡尔曼滤波在二轮自平衡车直立控制中的应用[J]. 郑慧伟,崔坤.  微型机与应用. 2014(17)
[2]保偏光纤干涉型陀螺的磁场误差分析与抑制方法[J]. 胡宗福,姜润知,周剑.  光学学报. 2014(06)
[3]数字闭环光纤陀螺动态模型研究[J]. 王夏霄,张猛,李传生,王爱民,彭志强.  中国激光. 2013(02)
[4]动态Allan方差的理论改进及其应用研究[J]. 张娜,李绪友.  光学学报. 2011(11)
[5]浅论无人机应用领域及前景[J]. 李磊,熊涛,胡湘阳,熊俊.  地理空间信息. 2010(05)
[6]基于Allan方差的MEMS陀螺仪性能评价方法[J]. 邹学锋,卢新艳.  微纳电子技术. 2010(08)
[7]MEMS陀螺仪随机误差的Allan分析[J]. 刘海涛.  遥测遥控. 2007(S1)
[8]基于MEMS器件的姿态航向参考系统设计及应用[J]. 张谦,裴海龙,罗沛.  计算机工程与设计. 2007(03)
[9]基于时间序列分析的Kalman滤波方法在MEMS陀螺仪随机漂移误差补偿中的应用研究[J]. 李杰,张文栋,刘俊.  传感技术学报. 2006(05)
[10]陀螺随机漂移时间序列建模方法研究[J]. 臧荣春,崔平远.  系统仿真学报. 2005(08)

硕士论文
[1]基于MEMS陀螺仪随机漂移误差补偿的研究[D]. 张娜.中北大学 2017
[2]弹载捷联惯导系统免拆标定技术研究[D]. 王乐.东南大学 2016
[3]基于四元数和卡尔曼滤波的姿态角估计算法研究与应用[D]. 陈伟.燕山大学 2015
[4]制导火箭弹稳定平台中MEMS陀螺仪降噪技术研究[D]. 杨庆辉.南京理工大学 2015
[5]基于微惯性传感器的姿态算法研究[D]. 丁君.上海交通大学 2013
[6]基于STM32和FPGA的多通道多功能数据采集器[D]. 王冰.西南交通大学 2012
[7]基于MEMS器件的姿态测量系统研究与实现[D]. 崔璐璐.大连理工大学 2009
[8]ARMA模型的两种参数估计法及残差模型的应用[D]. 郑彩萍.燕山大学 2009



本文编号：3387120