论文摘要
MEMS惯性器件具有成本低、体积小、功耗低、抗冲击能力强等优点。但MEMS陀螺仪的精度较低,通过有效的降噪方法改善陀螺仪性能,以满足较高精度的应用需要,是目前研究的重要问题。研究表明,随机噪声是影响MEMS陀螺精度的重要因素。论文依托实验室研究项目,设计了一套基于MEMS惯性传感器的定位定向装置,实现了系统的基本功能,并对MEMS陀螺信号进行了深入分析。首先对所设计的系统中的陀螺信号进行了分析研究,比较了随机漂移的几种辨识方法。在对试验实测数据进行必要的预处理后,采用时间序列分析法对陀螺随机漂移信号进行了ARMA建模,并选择了合适的模型类型和阶次,检验了模型适用性。随后根据ARMA模型参数,建立了状态方程和观测方程,进行了卡尔曼滤波,滤波效果明显。然后给出了该装置总体软硬件实现方案,在硬件设计方面,提出了基于SPC061A单片机+PC104工控机的双CPU工作方案,并给出了各部分电路详细实现及注意事项;在软件设计方面,SPC061A单片机采用了C语言和汇编语言的混合编程,和CPLD负责控制系统和各部分协调工作;通过C语言编程,PC104完成数据信息融合,实现了系统的导航参数解算。经过系统调试,该装置实现了定位定向功能,具有一定的应用价值和应用前景。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题的背景和意义1.2 国内外研究现状1.2.1 MEMS惯性传感器的发展现状1.2.2 陀螺仪信号处理技术1.3 本文的主要工作第2章 MEMS惯性传感器2.1 引言2.2 MEMS惯性传感器分类2.3 MEMS惯性传感器工作原理2.3.1 MEMS加速度计原理2.3.2 MEMS陀螺仪原理2.4 误差源分析2.5 本章小结第3章 MEMS陀螺信号处理3.1 建立陀螺随机漂移模型的原理和步骤3.2 陀螺漂移信号的预处理3.2.1 平稳随机时间序列线性模型的结构形式3.2.2 漂移模型的选取3.3 陀螺漂移模型的建立3.3.1 时间序列法3.3.2 ALLAN方差分析法3.4 陀螺随机漂移的卡尔曼滤波3.4.1 离散卡尔曼滤波的基本方程3.4.2 MEMS陀螺漂移数据的采集和预处理3.4.3 MEMS陀螺随机漂移建模3.4.4 MEMS陀螺随机漂移的卡尔曼滤波3.5 本章小结第4章 MEMS INS系统硬件组成4.1 MEMS IMU4.1.1 陀螺4.1.2 加速度计4.2 数据采集模块设计4.2.1 单片机最小系统4.2.2 低通滤波4.2.3 多路通道选择4.2.4 A/D转换4.3 PC104计算机系统设计4.4 外部通讯模块设计4.5 显示模块设计4.6 本章小结第5章 系统软件设计5.1 系统软件设计概述5.2 系统控制程序5.2.1 AD转换程序设计5.2.2 数据传输程序设计5.3 PC104软件设计5.4 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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标签：惯性传感器论文; 随机漂移论文; 卡尔曼滤波论文;
