论文部分内容阅读
航向姿态测量系统是多年来惯性技术发展的一个方向。航向姿态测量系统主要用于测量载体飞行的姿态和航向，以实现对载体的导航和控制。 本文在介绍了航向姿态测量系统的发展、应用和组成之后指出基于MEMS器件的航向姿态测量系统是一款高性能、低价位的惯性测量装置，主要由微惯性测量单元和数字磁罗盘组成。微惯性测量单元是由MEMS惯性元器件组成，在讨论和分析了MEMS惯性器件的误差形成原因之后得出系统的误差模型，并通过速率标定和位置标定进行系统误差模型的系数分离。 基于MEMS器件的航向姿态测量系统可精确测量载体在空间生标系中姿态、角速率和线加速度。根据捷联算法计算出载体的姿态，采用FIR数字滤波和卡尔曼滤波进行误差补偿保证在动态环境下的可靠性和测量精度。 MEMS陀螺仪和MEMS加速度计是基于MEMS器件的航向姿态测量系统的主要传感器，它们的精度也影响着整个系统精度和性能。传统的惯性敏感元器件的测试一直都是有针对性的测试，代价较高也比较费时，难以实现MEMS惯性敏感元器件的批量测试。本论文在传统测试的基础上，基于VB 6.0开发出一套MEMS陀螺仪的自动化测试系统，在这套自动化测试系统中可以方便的设置MEMS陀螺仪的量程、MEMS陀螺仪的选点、MEMS陀螺仪选点之间的间隔时间、转台的转速等等，实现了MEMS陀螺仪的小批量测试。 考虑到航向姿态测量系统实现中信息融合算法的计算显相当大，对数据处理的速度要求也很苛刻。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也很有必要。因此，本论文用DSP代替导航计算机，采用了TI公司的TMS320VC33芯片。 最后，本论文在系统样机研制成功之后进行了系统的振动实验、高低温实验和跑车实验来验证系统的精度达到了预期要求。同时，通过这一系列的实物实验，证明了本文提出的基于MEMS器件的航向姿态测量系统这个设计方案的可行性，使日后的工作可以有目的地开展。