论文部分内容阅读
航向姿态测量系统是多年来一直是惯性导航技术发展的一个热点方向,主要用于测量载体的姿态角,以实现对载体的导航和控制的目的。随着MEMS技术的不断发展,基于MEMS惯性器件的导航系统以其低成本、小体积的优势占据了越来越多的中低精度的导航系统市场,是未来中低档精度导航市场的主导产品。本论文介绍了航向姿态测量系统的发展、应用以及构成,得出基于MEMS器件的航向姿态测量系统是一款高性能、低成本的惯性测量装置,具有很高的使用价值。在讨论和分析了MEMS惯性器件的误差形成原因之后得出了航姿系统的误差模型,并通过速率标定和位置标定得到系统误差模型的系数。MEMS陀螺仪和加速度计是航向姿态测量系统的主要传感器,它们的精度直接影响着整个系统精度和性能。MEMS惯性器件在体积和成本上的优点较为突出,但在分辨率和精度上存在着很大的不足,与MEMS加速度计相比,MEMS陀螺仪的发展较为滞后。在MEMS航向姿态测量系统中以ARM7为处理器构成一个嵌入式的数据采集处理系统,采集MEMS陀螺仪、MEMS加速度计信号并对信号进行数字滤波,然后通过UART传送给FPGA进行姿态解算,最终得出载体的实时姿态角。考虑到MEMS航向姿态测量系统中信息融合算法的计算量较大,对数据处理的速度要求也很高。寻求一种性价比高、体积小、高速、高效的微处理芯片来实现上述算法很有必要。因此,本论文用SOPC代替普通的处理器用作姿态的解算,ARM7专门负责MEMS陀螺和加速度计的数据采集和传送。以NiosⅡ嵌入式软核为基础的片上可编程系统作为一种先进的嵌入式系统解决方案,以其灵活性、可定制性和软硬件协同设计的能力,在导航系统中得到了越来越多的应用,可以快速有效的辅助用户完成系统硬件上的集成和软件算法的设计。MEMS航向姿态测量系统凭借其成本低、结构简单等优点成为汽车电子工业、电子消费品中的主导产品,广泛应用于工业自动化、大型医疗设备、智能机器人、仪器仪表、工程机械、汽车导航等工业领域,还可以应用于游戏机、音乐播放器、无线鼠标、数码相机等电子消费类产品。