本文關(guān)鍵詞：基于復(fù)合傳感器的航向姿態(tài)測量技術(shù)研究

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【摘要】：隨著當(dāng)今社會的發(fā)展和進步,微電子機械系統(tǒng)也由于其微型化、將硅作主要材料,使其機械電子性能良好、能大量生產(chǎn)、集成化、多學(xué)科交叉、功耗低和動態(tài)范圍寬等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于測量領(lǐng)域。航向姿態(tài)測量系統(tǒng)是測量領(lǐng)域在慣性技術(shù)發(fā)展的一個方向。航向姿態(tài)測量系統(tǒng)主要是對載體進行姿態(tài)和航向的測量,從而達到了對載體的導(dǎo)航和控制。本文簡略地介紹航向姿態(tài)測量系統(tǒng)的發(fā)展、應(yīng)用及組成。且提出了一種基于MEMS傳感器的航向姿態(tài)測量系統(tǒng),其主要是由MEMS加速度計及MEMS陀螺儀組成。并且分析和處理MEMS傳感器的誤差產(chǎn)生原因及減小誤差的方法與途徑。進一步介紹了捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)的基本工作原理,其中包括了慣性系統(tǒng)中坐標(biāo)系的定義、初始對準(zhǔn)算法和姿態(tài)矩陣更新算法等；并對歐拉角法、四元數(shù)法和方向余弦法進行了分析,重點使用了四元數(shù)法。MEMS傳感器可以較精確地測量出載體在空間坐標(biāo)系中加速度和角速度。并且根據(jù)姿態(tài)解算得到載體的姿態(tài),采用小波變換和卡爾曼濾波對誤差進行處理,以確保在正常環(huán)境下的測量精度和可靠性。通過對MEMS傳感器的原理和性能的分析,并綜合地考慮系統(tǒng)成本和性能要求等因素,選用了MPU6050傳感器作為主要慣性測量器件,HMC5883L作為輔助測量器件,以達到系統(tǒng)測量的需求。本文設(shè)計了基于MEMS傳感器的航向姿態(tài)測量系統(tǒng)的整體方案。系統(tǒng)硬件包括MPU6050和HMC5883L采集模塊、Arduino UNO控制模塊以及外圍輔助模塊等。并以ATmega328為CPU實現(xiàn)數(shù)據(jù)的控制及處理、姿態(tài)算法等相關(guān)功能。最終,本文對硬軟件進行系統(tǒng)的集成、編譯、調(diào)試和運行,并形成了可實現(xiàn)的航向姿態(tài)測量系統(tǒng)。分別對MEMS傳感器數(shù)據(jù)采集實驗、初始對準(zhǔn)實驗和姿態(tài)算法實驗等相關(guān)實驗進行驗證。結(jié)果顯示,本次設(shè)計的航向姿態(tài)測量系統(tǒng)能夠正常完成工作,性能基本滿足了設(shè)計上所要求的。該航向姿態(tài)測量系統(tǒng)具備小體積、快響應(yīng)、低成本、較好的實時性等優(yōu)點,使其具有不錯的應(yīng)用前景和價值。
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN966;TP212

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 文煒;;基于MEMS技術(shù)的慣性測量器件及系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用[J];飛航導(dǎo)彈;2006年09期

2 程海彬;魯浩;任宏光;;陀螺角速率輸入下的姿態(tài)算法比較[J];航空兵器;2007年01期

3 張紅亮;龔光紅;王江云;;飛行仿真器導(dǎo)航系統(tǒng)建模與仿真[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2006年S2期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 金曉明;光纖捷聯(lián)慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)的工程設(shè)計與實現(xiàn)[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

2 徐元哲;Fs88x6系列加密芯片燒錄器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];蘇州大學(xué);2010年

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本文編號：1269257