基于mems器件的动态倾角检测系统的设计

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1、万方数据分类号：TP2120单位代码：11232密级：◆f京信息科枝太学工学硕士学位论文基于MEMS器件的动态倾角检测系统的设计学院：学科(专业)：学号：作者：指导教师：完成日期：自动化学院检测技术与自动化装置2012020167陈明明高国伟二。一四年十二月六日万方数据硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文题目为《基于MEMS器件的动态倾角检测系统的设计》学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个

2、人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。作者签字：酶明明沙，歹年弓月坦日万方数据㈣删㈣舢㈣㈣㈣㈣学位论文版权使用授权书Y2877773本人完全了解北京信息科技大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本。学校有权保留学位论文并向中国科学技术信息研究所等国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学校有权适当复制、公布论文的全部或部分内容。学校有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕士学位论文全文数据库》和编入《中国知

3、识资源总库》。学位论文作者签名：≯者、明明沙肜年弓月坦日囹公开口保密(——年——月)(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)指导教师签名：三白弘中学位论文作者签名：}东口月垌矽f歹年孑月胆日加莎年事月肛日万方数据摘要物体相对于水平基准面的倾角对于测定物体的运动状态具有十分重要的意义，是刻画物体运动形态特征不可或缺的参数。陀螺作为航姿系统的重要组成部分，适用于测量物体在运动状态下相对于水平基准面的倾角。现代的倾角测量装置大多采用两种形式，一种是采用倾角传感器作为核心部件，外加辅助电路构成；另一种就是采用光纤陀螺，激光陀螺等作为角速率敏感元件，外加辅助电路构成。这两种测量倾角的方法各有

4、其利弊。倾角传感器的精度一直制约着其市场应用空间，国内现有的以倾角传感器为核心元件的倾角测量装置，大多在生产阶段做大量的温度和角度实验，然后通过大量实验观测数据，经分析后实行分段线性化补偿，这种方式难以应对大批量生产而且周期较长。另一种以光纤陀螺作为敏感元件的倾角测量装置，精度上虽然可以满足要求，然而价格因素一直影响着其推向民用市场，再加上陀螺本身的随机漂移和误差，需要在降低陀螺随机误差的算法上花费大量时间，也对其市场推广应用形成了一定制约。本文的设计采用了折中方案，采用近年来国内兴起的比较热门的MEMS技术，因为MEMS器件具备体积小，质量轻，成本低，抗冲击，可靠性高等优点，因

5、此国内各大科研院所也做了大量的研究。本文拟采用三个单轴MEMS角速度陀螺和一个三轴MEMS加速度计“3作为敏感元件，系统数据处理部分采用DsP处理器对惯性器件的采集数据做数字滤波，温度补偿处理，最后输出俯仰角和横滚角。由于某些应用场合，振动和冲击所造成的干扰比较强烈，考虑采用机械减震结构消除一定的振动十扰，唰时温度对于陀螺随机误差的影响／卜口J．忽略，凶此采用’个温度传感器将测量装置的实时温度回传给DSP处理器，以供滤波时参考。最后，对倾角测量装置进行大量实验，将获得的实验数据进行分析比对，可以达到中低精度光纤陀螺的精度要求。本研究的意义在于扩展了动态倾角测量的方法，并且降低了当

6、前以光纤陀螺为核心元件的测量系统的成本。关键词：MEMS器件；ARMA模型；卡尔曼滤波；标定万方数据ABSTRACT0bjectrelatiVetot11ehorizontaldatumplaneAn甜eformedeteminationofthemotionstateisof蓼eatsi印ificaIlce，isindispensabletodescmeobjectsh印echaracteristicpar锄eter．G”oaSanimportantpanofnaVigationpositionsystem，suitableformeaLs嘶ngtheobjectunder廿1

7、emotionrelatiVetothehorizontaldatumplaneAn百e．TheAn西emeas谢ngde访ceofmod锄isusedmostlyintwofo册s，oneisusif培An91esensorasⅡlecorccornponents，plusauxiliarycircuit；Anomerl(indistouse舶eropticgyro，suchasme1aSergymasaIlgularratesensor，plusauxilia巧circuit