高精度MEMS INS-GNSS組合導航系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著 MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）器件的發(fā)展，高精度、低成本、小體積的慣性導航系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，來滿足不斷擴大的市場應用。本課題中以石英音叉陀螺、石英振梁加速度計為慣性元器件，組合 GPS、地磁等傳感器，設計一個高精度的微小型組合導航系統(tǒng)，可滿足無人機、航彈等系統(tǒng)的導航需求。本文的主要工作如下：
　　1、系統(tǒng)硬件平臺的實現(xiàn)。導航計算機以 FPGA作為數(shù)據(jù)采集處理器，將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到DSP

2、內(nèi)進行導航解算工作。完成系統(tǒng)結構、電源電路設計，包括 FPGA及DSP最小系統(tǒng)電路設計，在FPGA內(nèi)部完成各傳感器數(shù)據(jù)采集模塊設計、完成 FPGA與DSP雙處理器的通信設計，完成DSP內(nèi)部底層驅(qū)動設計等。
　　2、MEMS傳感器誤差模型建立與誤差補償。分析 MEMS慣性傳感器的誤差來源，建立其誤差標定模型，利用三軸轉(zhuǎn)臺進行室內(nèi)標定。利用溫箱控制系統(tǒng)溫度，擬合傳感器輸出與溫度之間的關系，以此減小慣性傳感器因溫度而引起的零偏等參數(shù)變化

3、的影響。為了減小地磁傳感器的誤差，提出了基于橢圓或橢球擬合的地磁補償方法。
　　3、組合導航系統(tǒng)算法實現(xiàn)。MEMS慣性導航系統(tǒng)（MINS）內(nèi)部的積分運算帶來的誤差會隨著時間的推移而增大。為了得到系統(tǒng)實時穩(wěn)定的導航信息，引入 GPS航向及速度等信息對 MINS的速度和位置信息進行修正，建立組合導航系統(tǒng)濾波模型，給出了系統(tǒng)EKF濾波算法的具體實現(xiàn)方法，并通過仿真分析驗證。
　　4、系統(tǒng)試驗驗證。在實際系統(tǒng)完成后分別進行了靜態(tài)精度