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时间:2020-03-25
《基于微机械惯性器件的GPS实时姿态测量系统.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、2010年第29卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)141{、。。、前沿技术基于微机械惯性器件的GPS实时姿态测量系统夏显峰,王妲,张华,熊伟(西南科技大学信息工程学院机器人技术与应用四川省重点实验室,四川绵阳621010)摘要:实现了基于微机械惯性器件的GPS单基线实时姿态测量系统,可以实时可靠地获得大范围作业系统的姿态信息。采用MEMS陀螺仪与倾角传感器构建的低成本惯性姿态测量系统(IAMS),由GPS测姿获得初始对准并控制误差传播,在发生丢星、周跳等情况时,利用IAMS实现单历元快速整周模糊度解算。同时实现了基于FPGA和
2、浮点型DSP的硬件系统。实验表明:提出的方法能高精度、实时、可靠、稳定地获取姿态测量数据,满足测姿过程中计算量小、简洁易行的应用需求。关键词:GPS测姿;整周模糊度解算;惯性姿态测量系统;单基线中图分类号:P228.4文献标识码:B文章编号:1000-9787(2010)08-0141-04GPSreal-timeattitudedeterminationsystembasedonMEMSinertiadevicesXIAXian—feng,WANGHeng,ZHANGHua,XIONGWei(KeyLaboratoryofRobotTechnologyandApplicationofSi
3、chuanProvince,SchoolofInformationEngineering,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China)Abstract:Inordertoreliablyobtainreal—timeattitudeinformationoflarge—scaleoperationsystem,GPSsinglebaselinereal—timeattitudedeterminationsystembasedonMEMSinertiadevices:。implemented.Theinerti
4、aattitudemeasurementsystem(IAMS)iscomposedofMEMSgyroscopesandinclinationandlevelling.GPSattitudemeasurementprovidesIAMS’Siniti,'dalignmentandweakensIAMS’Serrorpropagation.Intheeventoflostsatellite,cycleslip,systemadoptssingleepochfastintegerambiguityresolutionbasedonIAMS.HardwaresystembasedonFPGAa
5、ndfloatpointDSPisimplemented.ExperimentalanMysisshowsthatthemethodproposedcanobtainmeasurementdatarealtime,reliablyandstably.Ithastheperformanceofhighprecisionandthecalculation,amountissmaller,whichcanmeettheneedofsimpleandeasytouse.Keywords:GPSattitudedetermination;integerambiguityresolution;iner
6、tiaattitudemeasurementsystem(IAMS);singlebaseline0引言还可冗余校验,稳定性、可靠性大大提高。另一研究方GPS不仅可以实时、全天候地提供载体的位置、速度信向为单历元、高精度、实时姿态测量技术,利用误差模型估息,利用载波相位测量还可实现载体姿态的高精度测量,但计、双频测量等方法,提高GPS测姿精度与可靠性]。2个存在信号容易受干扰、动态性能差、输出频率低等不足。惯研究方向的应用侧重点不同,前者重点应用在高动态、高可性导航系统(inertialnavigationsystem,INS)作为一种完全靠的航空航天领域,对INS的性能指标要求高;后者主
7、要利自主的导航系统,具有良好的隐蔽性、强抗干扰性、高机动用GPS系统的高精度绝对定位能力,广泛应用在大地测性、导航信息完整等优点,其主要缺点是误差随时间积累增绘、地质灾害监测等领域。长和每次使用前需要进行初始对准。本系统设计针对船舶、移动机器人、工程机械等大范围20世纪8O年代以来,基于GPS的大范围作业系统的作业系统的测姿需要,结合惯性测量元件(陀螺仪)具有短姿态测量技术取得了长足发展。可分为2个研究方向,其时间内精度
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