基于FPGA的MEMS捷联惯性导航系统设计

发布时间：2018-03-08 17:34

  本文选题：微机电系统(MEMS)　切入点：现场可编程门阵列(FPGA)　出处：《压电与声光》2017年02期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：针对石油、煤矿等特殊环境中对小型化捷联惯性导航系统的需求,设计并实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)单芯片控制的微机电系统-惯性测量单元(MEMS_IMU)小型化捷联惯性导航系统。系统采用ADI公司的MEMS_IMU作为惯性器件,主控芯片使用Cyclone III系列FPGA,采用可编程片上系统(SOPC)工作模式,最终制成尺寸4cm×11cm的捷联惯导系统。系统实现了数据采集、误差补偿、导航解算以及与上位机通信等功能。实验结果表明,系统能满足在钻井等小尺寸测量环境中使用,连续姿态变换过程中姿态误差小于2°,实现稳定工作。
[Abstract]:In order to meet the need of miniaturized strapdown inertial navigation system in special environment such as petroleum and coal mine, A miniaturized strapdown inertial navigation system based on single chip control of FPGA (Field Programmable Gate Array) is designed and implemented. The MEMS_IMU of ADI Company is used as the inertial device. The main control chip uses Cyclone III series FPGA, adopts the working mode of system on Programmable Chip (Cyclone), and finally makes the strapdown inertial navigation system with the size of 4cm 脳 11cm. The system realizes data acquisition and error compensation. The experimental results show that the system can be used in the small measurement environment such as drilling, and the attitude error is less than 2 掳in the process of continuous attitude transformation, so the system can work stably.
【作者单位】： 北京航空航天大学惯性技术重点实验室;中国石油集团测井有限公司装备与销售分公司;
【基金】：国家重大仪器设备开发专项基金资助项目(2013YQ040877)
【分类号】：TN96

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 杨春雷;;无人机捷联惯性/全光自主组合导航系统研究[J];四川兵工学报;2015年11期

2 梁海波;司文杰;刘志华;肖昌怡;;基于SOPC的MEMS组合导航仪设计与实现[J];航天控制;2014年02期

3 刘田豹;;Cyclone Ⅲ系列FPGA器件的硬件设计[J];电源技术应用;2010年10期

4 李荣冰,刘建业,曾庆化,华冰;基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状[J];中国惯性技术学报;2004年06期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 张春熹;李胜臣;高爽;蔡晓雯;陈光建;;基于FPGA的MEMS捷联惯性导航系统设计[J];压电与声光;2017年02期

2 向春清;陈永强;;基于拖曳浮标的潜艇自主导航定位系统设计[J];舰船电子工程;2017年01期

3 厉宽宽;陈允芳;程敏;王云鹏;;MEMS-IMU随机误差的Allan方差分析[J];全球定位系统;2016年06期

4 赫志达;秦石乔;王省书;谭文锋;刘大学;;星敏感器在无人作战领域的应用及发展趋势[J];兵器装备工程学报;2016年11期

5 范凯;康国华;许蕾;周琼峰;潘俊帆;;基于SoPC的微小卫星姿态控制器的设计与实现[J];航天控制;2016年05期

6 郑晓霞;唐斌;莫磊;蔡昌勇;;发展中国自身的组合导航技术[J];成都航空职业技术学院学报;2016年03期

7 彭飞;杨傲雷;;基于STM32的多惯性测量单元数据采集系统设计[J];仪表技术;2016年07期

8 周琼峰;康国华;陈雪芬;;MEMS陀螺旋转导航误差的分析与仿真[J];中国空间科学技术;2016年04期

9 王晓莹;;基于SoPC的微小型组合导航系统设计[J];现代电子技术;2016年10期

10 吴涛;白茹;朱礼尧;钱正洪;;基于卡尔曼滤波的航姿参考系统设计[J];传感技术学报;2016年04期

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 韩景壮;厉明;周凌;丁同超;贾宏光;;无人机视景仿真平台设计与实现[J];计算机测量与控制;2014年05期

2 江晟;曲昭伟;胡宏宇;李志慧;;基于像素-角度映射的摄像机标定算法[J];哈尔滨工业大学学报;2012年08期

3 高娟;韩惠珍;白军;;SINS/GPS紧耦合与松耦合组合导航系统分析[J];四川兵工学报;2011年10期

4 康岳林;高杨;高立;;基于MEMS的GPS/SINS组合导航技术发展现状[J];船电技术;2011年05期

5 邵玮;祝小平;赵刚;;基于视觉/GPS/MEMS-INS数据融合的MUAV导航方案[J];系统仿真技术;2011年01期

6 张英;戚红向;李德强;王世会;叶茂;;MEMS航天惯导产品及技术发展简介[J];航天标准化;2010年03期

7 王永海;刘佳琪;张力;杜润乐;;基于小型一体化MEMS惯性组合单元的应用研究[J];航天标准化;2010年03期

8 杨波;王跃钢;徐洪涛;;弹载惯性/卫星/星光高精度组合导航[J];中国惯性技术学报;2010年04期

9 赵长山;秦永元;夏家和;;SINS/星敏感器组合导航方案研究[J];西北工业大学学报;2008年05期

10 陈海明;熊智;乔黎;韩龄;;天文—惯性组合导航技术在高空飞行器中的应用[J];传感器与微系统;2008年09期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈水发;基于MEMS的光交换模块[J];电子产品世界;2001年12期

2 陈裕权;;全球MEMS市场2011年将达720亿美元[J];半导体信息;2007年06期

3 吴琪乐;;中国已超过日本成为全球第三大汽车MEMS市场[J];半导体信息;2011年06期

4 ;汽车MEMS增长预计放缓,随后再度加速[J];今日电子;2013年01期

5 章从福;;MEMS市场规模逼近闪存市场[J];半导体信息;2005年03期

6 张乐平;陈晓萍;;MEMS产业化面临的机遇与挑战[J];中国集成电路;2007年08期

7 伞海生;宋子军;王翔;赵燕立;余煜玺;;适用于恶劣环境的MEMS压阻式压力传感器[J];光学精密工程;2012年03期

8 刘晓芸;2004年MEMS市场将达到70亿美元[J];半导体情报;2001年03期

9 ;2004年MEMS市场将达70亿美元[J];电子产品世界;2001年02期

10 John D.Grade ,Hal Jerman;用于光交换应用的MEMS静电执行器[J];电子产品世界;2004年04期

相关会议论文 前10条

1 孟庆森;陈少平;;功能陶瓷(玻璃)与金属场致扩散连接技术在MEMS中的应用[A];全球化、信息化、绿色化提升中国制造业——2003年中国机械工程学会年会论文集（微纳制造技术应用专题）[C];2003年

2 于华男;张勇;马小艳;;制导弹药用MEMS惯性导航系统发展与关键技术综述[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年

3 蒋振新;丁桂甫;杨春生;张永华;;一种新型MEMS共面波导传输线的理论研究[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年

4 李强;沈志勇;宣益民;韩玉阁;;MEMS百叶窗的设计与仿真[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第二届学术会议论文集[C];2005年

5 黄晓东;张筱朵;王斌;秦明;黄庆安;;单片集成MEMS电容式压力传感器接口电路设计[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年

6 李强;邓德喜;宣益民;;MEMS热控百叶窗仿真与实验研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年

7 曹立军;龚蓬;杨志敏;;∑-"康髦破髟贛EMS中的集成与应用[A];山东省计算机学会2005年信息技术与信息化研讨会论文集（一）[C];2005年

8 乔东海;田静;徐联;汪承灏;;一种以多晶硅为振动膜的MEMS传声器研制[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集（二）[C];2005年

9 唐炜斌;徐利梅;黄大贵;李辉;;基于MEMS的一种微机械滤波器的分析[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

10 王宇;朱欣华;苏岩;;基于MEMS的分布式IMU吊舱姿态测量技术[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 徐勐　通讯员 苏媛;国家高新区MEMS研究院落户淄博[N];淄博日报;2010年

2 IHS公司MEMS与传感器首席分析师 Richard Dixon;汽车MEMS：安全设备领涨 十大厂商主导[N];中国电子报;2013年

3 连于慧;2011年MEMS市场上看720亿美元[N];电子资讯时报;2007年

4 上海硅知识产权交易中心;MEMS麦克风发展迅速 全球专利量呈上升趋势[N];中国电子报;2010年

5 记者 卫新华;我市全面启动MEMS研发和产业化工作[N];重庆日报;2001年

6 马国庆 汪华南;国产MEMS检波器产业化有待进一步推进[N];中国石化报;2006年

7 ;创新商务模式深耕MEMS麦克风市场[N];中国电子报;2009年

8 ;用MEMS方法制备麦克风刻不容缓[N];中国电子报;2009年

9 ;提高MEMS麦克风性价比是关键[N];中国电子报;2009年

10 江苏 秦温振 编译;MEMS麦克风发展迅猛[N];电子报;2013年

相关博士学位论文 前7条

1 付世;磁致双稳态MEMS电磁微继电器的研制[D];上海交通大学;2008年

2 王卫东;面向MEMS设计的微流体流动特性研究[D];西安电子科技大学;2007年

3 王鹏;基于MEMS矢量水听器阵列的声目标定向定位技术研究[D];中北大学;2013年

4 黄闯;基于左右手复合传输线和MEMS的新型微波器件研究[D];上海交通大学;2010年

5 董凤良;基于MEMS的光学读出热成像技术的研究[D];中国科学技术大学;2007年

6 李庄;用于高场不对称波形离子迁移谱仪的MEMS振簧式静电计研究[D];中国科学技术大学;2010年

7 田文超;MEMS及纳米接触研究[D];西安电子科技大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵如如;MEMS集成甲醛传感器设计及性能检测研究[D];哈尔滨理工大学;2014年

2 王锁成;引信用MEMS微驱动器的设计与仿真分析[D];沈阳理工大学;2015年

3 周铭;MEMS角振动陀螺的结构建模与仿真分析[D];苏州大学;2015年

4 江文宁;基于锁相环原理的MEMS硅陀螺闭环驱动电路设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 杨帆;基于MEMS惯性器件的油井测斜技术研究[D];西京学院;2015年

6 徐立波;基于MEMS惯性传感器的手势模式识别[D];电子科技大学;2014年

7 王秋苹;高频MEMS振荡器性能研究[D];电子科技大学;2015年

8 翟琼华;硅基MEMS微波带通滤波器的设计及制备[D];中北大学;2016年

9 张瑞;小量程MEMS电容式压力传感器设计与工艺研究[D];中北大学;2016年

10 洪皓;基于智能手机MEMS的行人定位方法实证研究[D];北京林业大学;2016年

，

本文编号：1584872