微惯性/地磁/视觉组合导航系统研究

发布时间：2022-02-10 10:57

　　随着MEMS器件的不断改良,其性能及可靠性不断提高的同时成本、体积、功耗等不断降低,MEMS惯性测量单元（IMU）逐渐能满足在自主导航领域的各种应用需求,而得到广泛的应用。但单独应用MEMS惯性测量单元提供导航信息在长时间应用场合无法避免误差发散的问题,仍需结合其他器件提供更精确的导航信息。其中地磁导航具有长期稳定、全球覆盖等特点。视觉传感器成本较低,可以通过检测连续图像的特征变化完成定位测速任务。本文设计了一种微惯性/地磁/视觉组合导航方案,主要研究内容如下:分析设计系统总体方案,研究了加速度计、陀螺仪和地磁传感器的误差模型及标定方案,提高传感器数据的准确性以改善导航精度。给出了惯性导航系统中姿态的解算方法,设定了导航坐标系、载体坐标系的选取方式,给出三种姿态角描述方法,以及各种表示方法下的姿态更新方式,给出三种表示方法之间相互的数学转换,通过分析几种表示方法的优缺点,确定了本文姿态计算中的应用方式。设计了两种多传感器融合滤波方法,以克服微机械器件相对传统高精度器件精度较低、陀螺仪漂移较大的不足。一种是基于梯度下降法的姿态重构方式,另一种是基于互补滤波器的姿态滤波方式,针对高动态下加... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

几种导航应用场景针对无人机、行人、小型地面载具等有导航需求的应用，如图1-1所示，需要使用体积小、功耗低、成本低的设备，又要有足够的测姿或定位精度

图 1-2 ADI 公司的 ADIS16497 图 1-3 Sensonor 公司的 STIM300可见惯性器件的研究方向，一是向超高精度发展，着力于静电陀螺、原子自旋陀螺等新型陀螺的工艺改进、精度提升，以满足航空航天、船舶、战术战略武器等领域应用需求，一是向小型化、低成本发展，进一步提高 MEMS 惯性器件

图 1-2 ADI 公司的 ADIS16497 图 1-3 Sensonor 公司的 STIM300可见惯性器件的研究方向，一是向超高精度发展，着力于静电陀螺、原子自旋陀螺等新型陀螺的工艺改进、精度提升，以满足航空航天、船舶、战术战略武器等领域应用需求，一是向小型化、低成本发展，进一步提高 MEMS 惯性器件

【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机景象匹配视觉导航技术综述[J]. 赵春晖,周昳慧,林钊,胡劲文,潘泉.  中国科学:信息科学. 2019(05)
[2]基于地磁导航的磁空间模拟技术研究[J]. 宋新昌,王晓峰.  舰船电子工程. 2019(03)
[3]2018年国外惯性技术发展与回顾[J]. 薛连莉,戴敏,葛悦涛,陈少春.  飞航导弹. 2019(04)
[4]基于梯度下降的自适应姿态融合算法[J]. 陈卓,任久春,朱谦.  传感器与微系统. 2019(03)
[5]行星车视觉导航与自主控制进展与展望[J]. 郭延宁,冯振,马广富,郭宇晴,张米令.  宇航学报. 2018(11)
[6]基于低成本MEMS惯性器件的车载短时导航算法研究[J]. 杜思远,李杰,郑涛,许廷金,魏晓凯.  仪表技术与传感器. 2018(11)
[7]改进的零速修正算法在行人自主导航中的应用[J]. 汪天生,李擎.  系统仿真学报. 2018(11)
[8]2017年国外惯性技术发展与回顾[J]. 薛连莉,陈少春,陈效真.  导航与控制. 2018(02)
[9]自主导航控制及惯性技术发展趋势[J]. 薛连莉,王常虹,杨孟兴,杨功流,陈效真.  导航与控制. 2017(06)
[10]基于梯度下降法和双环PID的四旋翼飞行器的研究与设计[J]. 马娅婕,彭攀来,刘国庆,金瑾,徐高凯.  现代电子技术. 2017(18)

博士论文
[1]基于MARG传感器的AHRS关键技术研究[D]. 李翔.西安电子科技大学 2013
[2]车载自主定位定向系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2006

硕士论文
[1]惯性/地磁组合导航算法仿真及系统关键模块设计[D]. 高久翔.西安理工大学 2018
[2]融合惯性与视觉的多传感器空间位姿计算方法的研究[D]. 赵天阳.重庆大学 2017
[3]基于微机电惯性测量的行人导航技术研究[D]. 罗宇.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3618773