基于MEMS器件的低成本姿态测量系统研究与实现

发布时间：2017-11-21 09:19

  本文关键词：基于MEMS器件的低成本姿态测量系统研究与实现

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【摘要】：近年来,随着微机电系统(MEMS,Micro Electrical Mechanical System)的快速发展,基于MEMS的惯性器件正在被广泛的应用于各种领域。本课题研究基于MEMS器件的低成本姿态测量系统。MEMS数据采集模块实时采集了角速度数据,角速度数据进入数据存储单元后按照陀螺仪误差模型进行补偿,补偿后可以获得更精确的角速度数据,然后数据进入姿态测量模型中进行姿态解算,通过姿态测量试验优化姿态测量模型,通过算法实时优化姿态测量模型,最后解算完成后输出航向角、俯仰角、横滚角等姿态信息。本文主要介绍了常见的姿态测量系统,介绍了MEMS技术的国内外现状与应用,阐明了课题的研究背景与意义;主要介绍了基于MEMS陀螺仪的姿态测量系统的基本原理,包括陀螺仪的基本工作原理,振动式MEMS陀螺仪的工作原理;列举了常用的MEMS陀螺仪的性能指标,并且介绍了本文所采用的ADXRS620的工作特性,从而提出本姿态测量系统的总体技术路线。本文还介绍了MEMS陀螺仪误差补偿模型的建立方法。首先列举了常见的MEMS陀螺仪的误差来源;详细介绍了本文使用的角速度误差补偿模型以及具体的数据采集、预处理、检验、模型建立与参数识别的过程,从而确定该ARMA(P,Q)误差补偿模型的阶次;还介绍了本文所采用的自适应卡尔曼滤波融合算法的原理与方法,并进行仿真实验;之后给出了姿态测量系统的硬件设计以及整体软件流程图。论文还对该姿态测量系统进行了静态性能试验和动态性能试验,分析对比数据从而验证了系统的有效性与可靠性。拟开发的姿态测量系统在测量精度与可靠性上完全能够满足导弹、无人机等系统对MEMS姿态测量系统的精度与可靠性要求。
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH-39;TN966

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本文编号：1210425