基于偏振光与MEMS陀螺的航向角测量系统设计.pdf

《基于偏振光与MEMS陀螺的航向角测量系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、104传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第1期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)01-0104-03基于偏振光与MEMS陀螺的航向角测量系统设计支炜，褚金奎，王寅龙(大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室。辽宁大连116024)摘要：针对飞行器控制中MEMS陀螺存在噪声干扰和测量误差，以及其误差随时间累积的缺点，采用偏振光传感器作为量测信息，对其航向角信息进行矫正。详细介绍了偏振光传感器的测量原理，并建立MEMS陀螺与偏振光传感器误差的数学模型，在此

2、基础上采用简单有效的直接卡尔曼滤波方法进行数据融合。室内精密转台实验测量结果表明：偏振光传感器可以有效地修正角速度陀螺的航向信息，经过280S的实验，误差由原来的36．27。下降为6．05。，此最优估计航向角可以为飞行控制提供精确的数据信息。关键词：卡尔曼滤波；数据融合；航向角测量；偏振光传感器中图分类号：V249文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)O1-0104--03DesignofheadinganglemeasurementsystembasedonpolarizedlightandMEMSgyroscopeZHIWei，CH

3、UJin—kui，WANGYin—long(KeyLaboratoryforPrecision&Non-traditionalMachiningTechnology，MinistryofEducation，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China)Abstract：AimingatexistenceofnoiseinterferenceandmeasurementelTorinMEMSgymforaircraftcontrol，andtheerorwillaccumulatewithtime，emp

4、loyspolarizedlightsensorasmeasurementinformationtocorrectheadingangleinformationofaircraft．DescribemeasurementprincipleofpolarizedlightsensorindetailandsetupmathematicalmodelforMEMSgyroscopeandpolarizedlightsensoreln~or，onthisbasis，simpleandeffectivedirectKalmanfiheringiSusedfor

5、datafusion．Measurementresultofindoorpreciseturntableexperimentindicatesthatpolarizedlightsensorcaneffectivelycorrectheadinginforrn~ionofangularvelocitygyro，after280S，theerrordroppsfrom36．27。to6．05。，theoptimalestimationheadinganglecanprovideaccuratedatainformationforflighteontro1

6、．Keywords：Kalmanfiltering；datafusion；headinganglemeasurement；polarizedlightsensor0引言磁计受周围环境中磁场的影响较大，稳定性不强，并且在地在飞行器的飞行控制过程中，实时准确地获得飞行器球两极地区地球磁场几乎垂直于地面，因此，在很多情况采在空中的航向和位置是保证飞行器安全的重要前提。尽管用此种方法测算水平航向角并不可靠。文献[3]采用差分角速度陀螺可以进行单独航向角度测量，但是由于飞行器GPS修正角速度陀螺的测量值，但由于差分GPS需要配置体积与承载能力的限制，飞行器中大多

7、采用MEMS角速度多天线，要求飞行载体具有较大的安装空间，同时GPS信陀螺，但此种陀螺精度较低，系统误差较大，并且由于被测号本身受制于人，属于被动式导航，因此，在某些需要保密角度与陀螺输出存在积分关系，角度会随时间积累而不断的场合并不适用。增大⋯，不适用于长时间载体航向角的确定。因此，如何本文采用自主式导航的偏振光传感器修正角速度陀螺采用低精度陀螺传感器进行长时间高精度导航成为目前导随机误差，并建立航向角度测量特征模型，采用直接式卡尔航领域的热点。曼滤波方法对角速度陀螺和偏振光传感器的输出信号进行目前用来修正角速度陀螺的传感器有很多种，文融合，算法简单

8、实用，能够获得实时高精度无漂移的航向献[2]采用磁强计与角速度陀螺组合测量角度，但由于强角。收