基于微型惯性测量单元的传递对准技术研究

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1、摘要传递对准是指载体在运动时，载体上需要对准的子惯导系统利用高精度的主惯导系统信息进行初始对准的方法。传递对准在军事、民用领域有着广泛的应用，是武器系统，姿态测量系统等的关键技术。基于微型惯性测量单元的姿态测量系统具有体积小、成本低、功耗小、耐冲击的优点，但由于MIMU传感器分辨率低、输出信号误差大的特点，使系统难以长时间提供稳定姿态，可以采用主惯导的信息，进行传递对准，利用卡尔曼滤波器实时估计姿态角误差从而满足姿态信息的要求。论文首先介绍了捷联惯性导航系统的工作原理，给出了系统的数学模型、机械编排，捷联系

2、统的四元数法姿态计算、误差仿真和分析。然后论述了MIMU的结构原理，分析了MIMU带来的误差，研究了采用系统整体标定方案进行惯性器件测试的实现方法，给出了标定结果。最后针对姿态测量系统的具体应用，介绍了基于微型惯性测量单元的姿态测量系统的系统组成，提出了速度、航向匹配的传递对准方案，分析了主惯导和子惯导之间存在的杆臂效应，提出了杆臂效应补偿方法，经模拟台和跑车上分别进行了试验，试验表明，所提出的方案能够达到姿态测量系统的精度要求。关键词：传递对准，惯性导航，Kalman滤波，姿态测量系统，微型惯性测量单元，

3、捷联系统AbstractTransfe，．alignmentisakindofinitialalignmenttechniquewhwhusemainINSwithhigheraccuracytocalibratetheslaveINSwhencarrierincludiingMINSandSINSisonmovement．Itiswidelyusedinthefieldofmilitaryandciviluse．Transferalignmentisakeytechnologyusedinweaponsy

4、stemandattitudemeasuresystem．Attitudemeasuresystembasedonmicroinertialmeasurementunithasmuchadvantagesuchaslowprice，smallvolume,feWpowerconsumption，anditisabletobearstrongimpulsiceforce．ButResolutionfactorofMlMU'sinertialsensorisSOlowthatoutputsignalhasmuc

5、hnoise，whichresultsthatPosureMeasureSystemcann'tprocideasteadyposureinformationforalongtime．ItisplausiblethatusingKalmanFiltermethodestimateserranglebyintroducinginformationofmainINS．Usingtransferalignmenttechnologycanmeetattitude§highaccuracy．Atfirstthepr

6、incipleofStrap—downInertialNavigationSystemisexplainedThesystematicmachinerygradingmathematicsmodelareprovidedandprojectpracticalquaternionalgorithmofstrap—downnavigationsystemareadoptedErr对SINSisalsoanalysedandresultsofsimulationaregiven．ThenConstructonan

7、dfundamentalprincipleofM1MUareintroducedErrmodelMIMUisprovided,AmethodtotestandcalibrateMIMUasawholeisstudied,andCalibration'sresultsareprovidedFinallyintheapplicationbackgroundofattitudemeasurementsystem，Atransferalignment≥schemewereproposedThebasicmawhin

8、gschemesofthetransferalignmentareresearchedinthisthesis．Thestatespacemodelsofthevelocity-azimuthmattingaremade．Theleverarmeffectbetweenthemasterinertialnavigationsystemandtheslaverinertialnavigationsystemisan