微陀螺惯性测量单元的研制

《微陀螺惯性测量单元的研制》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、图书分类号：TJ413.+6U.D.C.:623工学硕士学位论文微陀螺惯性测量单元的研制硕士研究生：王晓光导师：王祁教授申请学位：工学硕士学科、专业：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2007年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TJ413.+6U.D.C.:623DissertationfortheMasterDegreeinEngineering.RESEARCHANDDEVELOPMENTOFINERTIALNAVIGATIONUNITBASEDONMICROGYROSCOPESCandi

2、date：WangXiaoguangSupervisor：Prof.WangQiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：InstrumentationScienceandTechnologyAffiliation:Dept.ofAutomaticTestingandControlDateofDefence：July,2007Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要微惯

3、性器件构造惯性测量系统是国际上近年来发展起来的新技术。近年来采用微惯性器件构造惯性测量系统在国际上得到了越来越广泛的应用。利用MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)技术设计系统，具有价格低廉、尺寸小、重量轻、集成度高、可靠性高、能承受恶劣的气候环境和机械环境、适合大批量生产等优点。在航空航天、精密仪器、生物医疗等领域有着广阔的应用潜力，并受到世界各国的高度重视，被列为21世纪关键技术。本论文围绕着惯性测量系统中陀螺仪和加速度计的数据采集与处理技术进行了研究。首先论述了捷联惯性导航系统的工作原理，介绍了惯性导航

4、系统常用的几种坐标系，对姿态矩阵的定义和推导做了简要叙述，研究了姿态矩阵的计算方法，并用四元数的四阶龙格-库塔法实现了姿态矩阵的即时修正。然后建立了微型惯性测量系统的方案，并且详细的介绍了系统的硬件设计，包括陀螺仪、加速度计、滤波器、A/D转换器、核心处理器(DSP)的选择及相应的接口电路的设计；结合惯性测量系统的工作原理，阐明了惯性测量系统的软件构成及上位机软件的功能和编程思想。最后对整个惯性测量系统进行了实验。在转台上标定了加速度计和陀螺仪，得到其输出特性曲线。对标定后的整个系统进行旋转和移动实验，验证整个系统的实际效果，最后对该系统的

5、误差进行分析，讨论解决的方法。关键词捷联惯性导航系统；DSP；加速度计；陀螺仪；姿态矩阵-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheinertialmeasurementsystemwhichiscomposedofmicro-inertialgyroandmicro-inertialaccelerometerisanewtechnologydevelopedintheworldinrecentyears.ThissystemisdesignedbytechnologyofMEMS.Ithasmanyadvantagessuc

6、hascheap,small,light,highintegrationlevel,highprecision,thuscanbearsevereclimateenvironmentandmechanicalenvironment，andsuitsforproductioninenormousquantities.Withgreatapplicationpotentialityinthefieldsofaerospace,precisioninstrument,biologicalmedicaltreatmentetc,itispaidmo

7、reattentionbymanycountriesalloverthewordandclassifiedasthekeytechnologyinthe21stcentury.Thispaperfocusonstudyingdatasamplingandprocessingtechnologyofgyroscopeandaccelerometerintheinertialmeasurementsystem.Firstly,thepaperpresentstheoperatingprincipleofthestrap-downinertial

8、navigationsystem(SINS),introducesthecoordinatesusedintheinertialnavigationsystem,describe