基于MEMS技术的惯性∕地磁组合导航.pdf

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1、基于MEMs技术的惯性／地磁组合导航艾文娟，等基于MEMS技术的惯性／地磁组合导航艾文娟，刘岩(长春理工大学机电工程学院，吉林长春130022)摘要：针对复杂战争环境，无人机要顺利地完成敌后侦查任务，要求导航系统能够实现成本低、体积小、精度高的导航任务，并且能够适应复杂环境的抗干扰等问题，AD公司新推出的ADIsl6405三轴导航传感器，是基于MEMs(微机电系统)技术的组合导航元件，集成了三轴加速计、三轴陀螺仪、三轴磁力计以及相关的信号采集电路，通过FPGA芯片对采集数据进行实时的导航计算和姿态解算，并采用高速的DSP芯片专心实现卡尔曼滤波算法

2、，达到实时高速的数据采集和计算，就可以实现高精度，低成本的组合导航要求。关键词：MEMs；组合导航；FPGA；卡尔曼滤波算法中图分类号：TN492文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．01．110Abstract：Inviewofthecomplexenvironmentofthewar，theUAVhastobewellbehind山einvestigationtask，requirenavigationsystemcanrealizelowcost，smallvolume，highprecis

3、ionnavigationtask，Andcanadapttothecomplexenvimnmentofanti—interference，NewADcompanyADISl6405tria)cialnavigationsensor，isbasedonMEMStechnologyintegratednavigationelements，，integratedthree—axisaccelerometer，three—axisgyroscope，three—axismagnetometerandrelatedsignalacquisitionci

4、rcuit，ThroughtheFPGAchiptocollectdatainI℃al—timenavigationcalculationandattitudealgorithm，andKalman6Iteringisrealizedbyusinghigh—speedDSPchiptoconcentrateonalgorithms，Achievereal—timehigh—speeddataacquisitionandcalculation，canachievehighaccuracy，lowcostintegmtednavigationrequ

5、irements．Keywords：MEMS；Integmtednavigation；FPGA；Kalman6lferalgorithmO引言惯性导航是一种独立性高、隐蔽性好的导航方式，不需要从外部获取导航信息，是目前较主流的导航方法，但是加速度计和陀螺仪的误差随着时间的累积，积分产生的误差也随着初始误差进行累积，惯性导航不能实现长时间的精准导航，为了解决这一缺陷，大多数采用辅助或者组合导航的方式，对惯导系统的累积误差进行滤波修正。目前比较成熟的组合导航是惯性／GPS组合导航，但是GPS是美国研制的全球导航系统，已经广泛用于民用导航，在军事方面还

6、是有一定的局限性，中国虽然也有自己的北斗卫星定位系统，但技术还不够成熟，可靠性较差。而且GPs有它本身的不足，比如对卫星信号的依赖性，加上云层的遮挡、低动态性等。所以，为了弥补这些不足，可以引入地磁导航技术，目前主流是地磁滤波辅助导航技术，通过卡尔曼滤波，对地磁信息进行修正，再反馈给惯导系统，对位置，姿态，速度进行修正。1惯性导航技术惯性导航是一种完全自助式导航方式，能够在短时问内进行精确的定位和测定姿态。根据导航方式不同可以分为平台式惯性导航和捷联惯性导航。不同之处在于捷联惯导直接将测量元件安装在被测物体上，利用导航计算机内部的数学模型进行导航

7、计算，得到导航参数。如图1所示。收稿日期：2叭5—09—15作者简介：艾文娟(1990一)，女，硕士研究生，主要研究方向为机电控制系统。·110·图l惯性导航原理2地磁导航技术地磁场是地球的固有磁场，地磁导航是根据地磁场的分布规律进行地磁匹配或者地磁模型计算的一种导航方法，地磁导航不需要接收外部信息，跟惯性导航一样具有全天候、自主性的隐蔽性导航方式，同时，地磁导航误差不会随着时间而进行累积，利用地磁场在近地空间的物理分布，可以绘制地磁的分布图或者建立地磁的分布模型，作为参考数据源储存在计算机中，可以实时的对比参考数据源的数据和载体的测量数据，进行

8、导航定位。因此，地磁导航的精度取决于地磁导航数据源的精度和导航传感器的测量精度⋯。地磁场的场强由以下三部分组成：日(r，f)=B。(r，