基于嵌入式系统和MEMS的惯性测量单元的研究

《基于嵌入式系统和MEMS的惯性测量单元的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TH824密级：天津理工大学研究生学位论文基于嵌入式系统和MEMS的惯性测量单元的研究(申请硕士学位)学科专业：机械工程研究方向：机电传动与控制作者姓名：张欣指导教师：刘艳玲副教授2014年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchofStrap—-downInertialMeasurementUnitBasedOnEmbeddedSystemandMEMSByZhangXinSupervisorLiuYanHngDecember2013独创性声明本

2、人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨洼墨墨太至或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：撇签字日期：土9H年J月2夕日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨盗墨墨盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨盗墨墨盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学

3、校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：次饮签字日期：工9l印年上月2宕日摘要本文应用捷联惯性技术将嵌入式系统与惯性测量单元结合，构成捷联惯性导航测量单元。本系统采用体积小、成本低的惯性传感元件，通过捷联方式，使用嵌入式数字处理芯片，研制出一种简单有效的三轴惯性测量单元。本文主要工作如下：1．本文详细叙述了惯性导航技术当今国内外的发展现状以及今后发展趋势，并论述了目前嵌入式系统及MEMS惯性测量元件发展现状。介绍了目前主要的惯性导航系统原理及计算方法并详细阐述了本文应用的捷联惯性测量系统的基本原理和解

4、算方式。2．通过MATLAB仿真软件的Simulink工具箱，利用四元数理论，对捷联惯性导航测量系统建立了可靠的数学模型，利用M语言编写捷联惯性测量系统的仿真程序，最后通过仿真软件进行计算机模拟，得到了相应的导航参数及误差分析曲线。实验误差数据验证了本次系统数学模型建立的正确。3．捷联惯性导航系统的硬件系统为了满足本次捷联测量单元系统对单元小型化、高精度测量以及实时性应用等技术的要求，以数字信号处理器(ARM)为核心，MEMS惯性测量元件为基础，搭建了捷联惯性导航平台。4．设计研究编写ARM处理器芯片内部执行程序，调试了系统SPI串行总线、和ZigBee无线通讯模块

5、传输的通信功能，配置定时器和中断功能，从而使系统能够实现准确的采样。5．设计利用VC++语言编写信号采集及显示系统，通过在捷联测量单元系统平台上进行了导航测试，得到相应的数值曲线图，从而验证了本次设计的捷联惯性测量单元的可行性。通过系统的模拟仿真以及最后测试，得到的实验和测试结果表明，本文设计的小型惯性测量单元效果良好，通过MEMS惯性测量元件提供的角速度和加速度信息可靠，满足了本次设计的需求。关键词：捷联惯性技术MATLAB仿真VC++AbstractInertialmeasurementsystemdevelopedfromtheinertialnavigati

6、onsystem，theworkingprincipleofthetwoarebasicallysame．Thisdesignwhichappliedstrap．downinertialtechnologycombinedembeddedsystemandinertialmeasurementunit，constitutedastrapdowninertialnavigationmeasurementunit．Thissystemusedasmallvolume，lowcostinertialsensors，usingtheembeddeddigitalproces

7、singchip，developedasimpleandeffectivethree—axisinertialmeasurementunit．Inthispaper,mainworkisasfollowed：1．Thispaperdescribedthepresentsituationandfuturedevelopmenttrendofinertialnavigationtechnologybothathomeandabroad．Andalso，itintroducedthemainprincipleandthecalculationmethodofinert