基于地磁/低成本MEMS惯性器件复合姿态测量方法研究
发布时间：2021-09-01 15:31
近年来惯性导航系统由于其特有的优点，如精度高、成本低、自主性好等，在航空航天、武器装备以及汽车、通讯等诸多领域内得到了广泛应用。但是由于惯导系统使用的MEMS惯性器件测量精度较低，而且惯导在解算过程中导航精度误差会随时间积累，难以长时间持续工作。地球磁场存在于整个地表及近地空间，是一个具有大小和方向的矢量场，并且具有一定的稳定性和规律性，可以发挥导航作用。本文对基于地磁/低成本MEMS惯性器件复合姿态测量方法进行了研究。首先对地磁探测和惯导系统的地磁传感器和惯性器件的类型和选择进行了介绍，对其误差机理进行了分析，建立了误差模型，并对误差系数进行求解，通过实验方法对补偿结果进行检验，实验结果证明了补偿方法的可行性。其次，编写了数据采集界面，该界面方便友好，可同时采集地磁传感器和惯性器件的数字量和模拟量。对地磁场理论以及地磁场要素进行了介绍，建立了用于飞行体姿态测量的各个坐标系，对基于地磁理论的姿态测量方法进行了推导。在三维姿态下，无法用地磁要素完全确定载体的三个姿态角度。文章对基于地磁要素的姿态辨识方法和新型定姿方法进行了半实物仿真实验研究。再次，对捷联惯导理论和姿态矩阵的四元数更新算法...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陀螺仪的发展趋势
sgnac）效应的激光陀螺和光线陀螺以及当今的精密微机械、精密微电子导体电路工艺陀螺，总体发展趋势图如图 1.2 所示。图 1.2 陀螺仪的发展趋势我国对陀螺仪的研究起步较晚，但是进步较快，国内从事 MEMS 陀螺仪研的单位主要有清华大学、复旦大学、信息产业部 13 所等，目前取得了一但在一些关键技术指标上，与国外产品还有较大差距。图 1.4 是国内研部分 MEMS 陀螺仪产品[10]。
MEMS 加速度计的发展历程阻式加速度计于 1979 年被研制出来，随后相继出现了各种结构的压，随着科技的发展，电容式加速度计和隧道加速度计也随后出现，计大多为硅微机械加速度计。料显示，目前国内有众多科研单位和高校都有研制开发的加速度计主研发的加速度计能够满足惯性导航及其他场合的使用要求，但与相比，在性能及工程化水平上尚有很大差距。图 1.5 为国内单位研。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三正交磁传感器的新型旋转弹体定姿方法[J]. 向超,卜雄洙,李玎. 中国惯性技术学报. 2011(04)
[2]论武器装备的新领域──灵巧弹药[J]. 杨绍卿. 中国工程科学. 2009(10)
[3]传感技术综述[J]. 苏艳阳,李锐,陈宇,黄哲,何诗文,蔡天净. 数字通信. 2009(04)
[4]基于地磁测量的弹体滚转角测量系统设计[J]. 史连艳. 电子设计工程. 2009(03)
[5]小波阈值去噪法在MEMS陀螺仪信号降噪中的应用[J]. 宋丽君,秦永元,杨鹏翔. 测试技术学报. 2009(01)
[6]一种十二位置不对北的磁罗盘标定方法[J]. 郭鹏飞,任章,邱海韬,丁新春. 中国惯性技术学报. 2007(05)
[7]地磁辅助惯性导航系统的数据融合算法[J]. 杨功流,李士心,姜朝宇. 中国惯性技术学报. 2007(01)
[8]地磁学发展史的启示[J]. 徐文耀. 自然杂志. 2006(06)
[9]微机械陀螺测试与标定技术研究[J]. 杨金显,袁赣南,徐良臣. 传感技术学报. 2006(05)
[10]MR／GPS制导在旋转火箭弹中的应用分析[J]. 史连艳,杨树兴,张夏庆. 弹箭与制导学报. 2006(SA)
博士论文
[1]MEMS-IMU误差分析补偿与实验研究[D]. 代刚.清华大学 2011
[2]基于小波分析的测量信号处理技术研究[D]. 李翔.哈尔滨工业大学 2009
[3]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
[4]弹道修正弹飞行姿态角磁探测技术及其弹道修正方法研究[D]. 高峰.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]地磁/陀螺姿态测量组合系统设计[D]. 任志华.中北大学 2013
[2]基于GPS的高精度定位测姿技术研究[D]. 韩艳春.长春理工大学 2011
[3]捷联惯性导航系统MEMS传感器误差补偿[D]. 何超.哈尔滨工业大学 2010
[4]基于磁阻与加速度传感器的弹体姿态测量系统研究[D]. 杨永鑫.南京理工大学 2010
[5]硅微航姿系统技术研究[D]. 王磊.哈尔滨工程大学 2010
[6]地磁陀螺组合的姿态敏感技术[D]. 雷芳.中北大学 2009
[7]MEMS惯性器件的数据采集与误差分析技术研究[D]. 陈宝毅.哈尔滨工程大学 2009
[8]地磁传感器及其在姿态角测试中的应用研究[D]. 刘晓娜.中北大学 2008
[9]MIMU微惯性测量单元误差建模与补偿技术[D]. 尹文.国防科学技术大学 2007
[10]利用地磁场确定弹道修正弹的滚转姿态[D]. 闵俊锋.南京理工大学 2006
本文编号：3377231
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陀螺仪的发展趋势
sgnac）效应的激光陀螺和光线陀螺以及当今的精密微机械、精密微电子导体电路工艺陀螺，总体发展趋势图如图 1.2 所示。图 1.2 陀螺仪的发展趋势我国对陀螺仪的研究起步较晚，但是进步较快，国内从事 MEMS 陀螺仪研的单位主要有清华大学、复旦大学、信息产业部 13 所等，目前取得了一但在一些关键技术指标上，与国外产品还有较大差距。图 1.4 是国内研部分 MEMS 陀螺仪产品[10]。
MEMS 加速度计的发展历程阻式加速度计于 1979 年被研制出来，随后相继出现了各种结构的压，随着科技的发展，电容式加速度计和隧道加速度计也随后出现，计大多为硅微机械加速度计。料显示，目前国内有众多科研单位和高校都有研制开发的加速度计主研发的加速度计能够满足惯性导航及其他场合的使用要求，但与相比，在性能及工程化水平上尚有很大差距。图 1.5 为国内单位研。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三正交磁传感器的新型旋转弹体定姿方法[J]. 向超,卜雄洙,李玎. 中国惯性技术学报. 2011(04)
[2]论武器装备的新领域──灵巧弹药[J]. 杨绍卿. 中国工程科学. 2009(10)
[3]传感技术综述[J]. 苏艳阳,李锐,陈宇,黄哲,何诗文,蔡天净. 数字通信. 2009(04)
[4]基于地磁测量的弹体滚转角测量系统设计[J]. 史连艳. 电子设计工程. 2009(03)
[5]小波阈值去噪法在MEMS陀螺仪信号降噪中的应用[J]. 宋丽君,秦永元,杨鹏翔. 测试技术学报. 2009(01)
[6]一种十二位置不对北的磁罗盘标定方法[J]. 郭鹏飞,任章,邱海韬,丁新春. 中国惯性技术学报. 2007(05)
[7]地磁辅助惯性导航系统的数据融合算法[J]. 杨功流,李士心,姜朝宇. 中国惯性技术学报. 2007(01)
[8]地磁学发展史的启示[J]. 徐文耀. 自然杂志. 2006(06)
[9]微机械陀螺测试与标定技术研究[J]. 杨金显,袁赣南,徐良臣. 传感技术学报. 2006(05)
[10]MR／GPS制导在旋转火箭弹中的应用分析[J]. 史连艳,杨树兴,张夏庆. 弹箭与制导学报. 2006(SA)
博士论文
[1]MEMS-IMU误差分析补偿与实验研究[D]. 代刚.清华大学 2011
[2]基于小波分析的测量信号处理技术研究[D]. 李翔.哈尔滨工业大学 2009
[3]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
[4]弹道修正弹飞行姿态角磁探测技术及其弹道修正方法研究[D]. 高峰.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]地磁/陀螺姿态测量组合系统设计[D]. 任志华.中北大学 2013
[2]基于GPS的高精度定位测姿技术研究[D]. 韩艳春.长春理工大学 2011
[3]捷联惯性导航系统MEMS传感器误差补偿[D]. 何超.哈尔滨工业大学 2010
[4]基于磁阻与加速度传感器的弹体姿态测量系统研究[D]. 杨永鑫.南京理工大学 2010
[5]硅微航姿系统技术研究[D]. 王磊.哈尔滨工程大学 2010
[6]地磁陀螺组合的姿态敏感技术[D]. 雷芳.中北大学 2009
[7]MEMS惯性器件的数据采集与误差分析技术研究[D]. 陈宝毅.哈尔滨工程大学 2009
[8]地磁传感器及其在姿态角测试中的应用研究[D]. 刘晓娜.中北大学 2008
[9]MIMU微惯性测量单元误差建模与补偿技术[D]. 尹文.国防科学技术大学 2007
[10]利用地磁场确定弹道修正弹的滚转姿态[D]. 闵俊锋.南京理工大学 2006
本文编号：3377231
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