基于mems器件的无人机姿态测量系统设计与实现

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1、Ｐｗ＠＾．■文舞＾／Ｉ硕古研究生学位论文基于ＭＥＭＳ器件的无人机姿态测量系统设计与实现申请人：刘隹滤学号：２１２１３５５培养单位：电子工程学院；学科专业：检测技术与自动化装置｜占占Ｌ，巧豪＊研巧方向：贴端术；指导教师：于志哪融教授完成日期：２０１５年０３月２５日■Ｉ＇—，独创性声明本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１：作及取得的研究成果。据我所知，隙了文中特别加Ｗ标巧和致谢的地方外，论文中不包含其他人Ｂ经发表或撰写过的研発成果，

2、也不包含为获得里龙驻：丈堂或巧他教育机构的学位或证书而使用过的材料。学位论文作者签名：动隹祕签字Ｈ期；年月＾曰学位论文版权使用授权书水人完令了解麗龙江义学有美促留、化用学位论文的规定，问意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复巧件和电子版，允许论文被查阔和借阅。本人授权黑龙在丈堂可ｌｉＡ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可用影印。、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文学位论文作者签名＂：＾４＾导师签名：＾签字曰期：咬年＾月＾曰签字曰期；年＾Ｗ＾円分类号UDC密级公开硕士研究生

3、学位论文基于MEMS器件的无人机姿态测量系统设计与实现申请人:刘佳妮学号:2121355培养单位:电子工程学院学科专业:检测技术与自动化装置研究方向:嵌入式技术指导教师:于志刚副教授完成日期:2015年03月25日中文摘要中文摘要在执行飞行任务过程中，无人机的姿态信息最受关注，故无人机姿态测量系统的研究成为热点。MEMS器件由于其体积小、功耗低等特点，被广泛使用在各测量领域中。本文为满足姿态测量系统的小型化和低成本要求，设计了一种基于MEMS器件的无人机姿态测量系统，阐述了其基本工作原理、姿态解算算法和系统软硬件的设计与实现，以对无人机的姿态信息进

4、行解算，为其姿态控制奠定基础。在姿态解算算法方面，首先，MEMS加速度计和MEMS陀螺仪作为本设计的主要测量元件，其精度对无人机姿态测量系统的精度有着重要影响，故分别对MEMS加速度计和MEMS陀螺仪的信号进行低通滤波和卡尔曼滤波。其次，深入研究无人机姿态测量系统的姿态解算方法，确定四元数法作为本论文重点研究的算法，将处理完善的数据实行相应的姿态解算，得到姿态角，验证了算法的有效性。最后，根据MEMS加速度计和MEMS陀螺仪的工作特性的差异，将二者滤波之后解算的姿态角进行互补滤波信息融合，输出更为精准的姿态角.此外，本文设计并给出了基于MEMS器件

5、的无人机姿态测量系统的总体方案，分别对硬件系统和软件系统进行了模块化设计，论述了各个模块的结构和功能，实现了信号处理和姿态解算的功能。关键词：MEMS器件；姿态测量系统；姿态解算；四元数法-I-黑龙江大学硕士学位论文AbstractWhenunmannedaerialvehicle(UAV)isexecutingtheflightmissions,itsattitudeinformationattractsthemostattention,therefore,theresearchofUAVattitudemeasurementsystemisbe

6、comingahotspot.MEMSsensorsareextensivelyusedinmeasurementfieldwiththeadvantagesofsmallsize,lowpower.Inthispaper,aminiaturizationandinexpensiveattitudemeasurementsystemofUAVbasedonMEMSsensorsisproposed,whichcanobtaintheattitudeangleandlaythefoundationforattitudecontrol.Thebasic

7、workingprinciple,theattitudecalculationalgorithm,thesoftwareandhardwaredesignmethodoftheattitudemeasurementsystemarestudiedasbelow.Fortheaspectofattitudecalculationalgorithm,firstly,astheprimarymeasuringelements,theaccuracyofMEMSaccelerometerandMEMSgyroscopehaveimportantimpact

8、ontheaccuracyofthewholeattitudemeasurementsystem,therefore,th