微机械惯性测量系统算法研究

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1、哈尔滨工程大学硕十学位论文摘要本文以微机械惯性器件为测量元件，开展微小型惯性测量系统的研究。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。论文从实际需要出发，以MEMS惯性器件为测量元件，配合必要的信号采集电路和微处理器完成低成本的惯性测量系统的设计。姿态算法研究。分析了圆锥误差，研究基于四元数和基于旋转矢量的姿态更新算法，推导了优化的圆锥补偿算法。通过仿真分析了各种算法的性能优劣。速度算法研究。首先给出了常规比力转换下，速度误差曲线图，结果表明比力转换精度不够理想。然后在典型划船环境下，对划船算法进行优化，使它的

2、误差漂移率达到最小。仿真比较了划船运动下修J下前后速度误差曲线计算精度。最后，以MEMS陀螺仪和加速度计为基础，对有控火箭弹惯性测量计算机系统的硬件、软件部分进行了设计，结果表明满足了系统设计的精度要求，可以将MEMS器件应用到有控火箭弹上。关键词：MEMS：姿态更新；速度更新；火箭弹哈尔滨厂拌人学硕十学位论文ABSTRACTThisdissertationinvestigatedtheMicroStrapdownInertialMeasurementSystembasedonthemeasurementofMicroElectroMechanica

3、lSystems(MEMS)basedInertialSensorUnit．MEMSbasedinertialsensorshaveextraordinaryadvantagesoverotherinertialsensorsinsizeandcost．However．thepoorperformanceofMEMSbasedinertialsensorsinprecisionandresolvingpowerhaslimiteditsdevelopment．Thisdissertationconsideringtheacturalrequireme

4、nts，takesMEMSinertialsensorsasmeasurementunit，accompanyingwithessentialsignalcollectioncircuitryandmicroprocessor，todesignthelow-COStInertialAttitudeMesurmentSystem．StudyonAttitude—updatingAlgorithm．Analyzedtheconingerror，thestudybasedonquaternionandrotationvectorattitude-updat

5、ingalgorithm，educedadvan6edsample—compensationalgorithm．Throughtsimulationanalyzedtheadvantagesanddisadvantagesofeachalgorithm．Studyonvelocity·updatingalgorithm．Firstdescribedvelocity-errorgraphundercommonaccelerationconversionsituation，buttheresultshowthattheconversionprecisio

6、nwasnotacceptable．Secondinordertoreducetheexcursionratetominimum，improvedthescullingalgorithmunderthetypicalscullingenvironment．Simulationcomparedthecalculatorprecisonofvelocity—errorgraphunderthepriortwosituation．Atlast，basedonMEMSgyroandaccelerometer，designedboththehardwamand

7、softwareofrockets’inertialmeasurementcalculatorsystem．ThetestresultiSacceptableshowthatMEMScanbeusedinrocket．Keywords：MEMS；Attitudeupdate；Velocityupdate；Rockets哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发

8、表的作品成臬。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果