微惯性航向、姿态系统研究

采用微惯性器件构造惯性航向、姿态系统是国际上近年来发展起来的新技术。利用 MEMS (Microo Electro Mechanical Systems)技术设计系统,具有价格低廉、尺寸小、 重量轻、集成度高、可靠性高、能承受恶劣的气候环境和机械环境、适合大批量生产等 优点。在军事及民用领域受到重视。 本文首先介绍了研究微型航向、姿态系统的目的和意义,概述微惯性器件国内外研 究现状和发展方向;介绍了微惯性航向、姿态系统的基本原理和基础理论;给出了捷联 矩阵的几种即时修正算法;采用四元数三阶泰勒展开递推式作为系统的姿态更新算法, 提高系统运算速度,减轻了计算机计算负担;研究数字滤波技术,介绍了数字滤波器的 设计方法,通过数据分析,表明了使用数字滤波技术降低系统噪声、改善系统性能具有 显著效果;针对 MIMU(Micro Inertial Measurement Unit),本文分析了微惯性测量的组 合技术,建立误差模型方程,研究了微惯性测量组合系统的标定实验,给出了三维陀螺 标定的比例系数和交叉耦合误差系数以及三维加速度计比例系数和交叉耦合误差系数, 并对陀螺漂移应用了时间序列分析方法与建模理论,建立 AR(P)模型;最后,研究了利 用磁罗盘和 MIMU 组合系统的卡尔曼滤波讨论了微惯性航向、姿态系统初始对准问题。 通过试验表明,本文所研究的理论与方法适用于微惯性航向姿态系统。