基于MIMU捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究.pdf

1、三百年前牛頓運動定律的誕生為慣導(dǎo)系統(tǒng)（INS，Inertia Navigation System）的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。慣導(dǎo)系統(tǒng)不同于其它導(dǎo)航系統(tǒng)，它不僅無電磁輻射，而且是一種不依賴于外界信息可以獨立進(jìn)行工作的導(dǎo)航系統(tǒng)，因此它可以在信息相對封閉的空間內(nèi)工作。作為慣導(dǎo)系統(tǒng)的一支，捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)（SINS，Strap-down Inertia Navigation System）在近幾十年的發(fā)展中取得了顯著的進(jìn)步。目前已廣泛用于宇宙探索和航海

2、交通等諸多軍民用領(lǐng)域，許多高精尖武器都已搭載了此系統(tǒng)。慣導(dǎo)技術(shù)之所以在近幾十年進(jìn)步較大，究其原因是因為慣導(dǎo)系統(tǒng)是結(jié)合計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、加工工藝技術(shù)以及算法理論等技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)物，這四個方面都制約著慣導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展。目前計算機技術(shù)、新型陀螺儀技術(shù)、先進(jìn)的加工制造技術(shù)和算法理論均獲得了較大的發(fā)展。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的精度，本文選擇改進(jìn)導(dǎo)航算法作為研究方向。
　　本文目的是依托當(dāng)前微慣性測量組合（MIMU, Micro Ine

3、rtial Measurement Unit）的產(chǎn)品特性，探索一種精度與實時性較高的實用型算法。首先需要依托傳感器的輸出特性設(shè)計數(shù)據(jù)采集板，該數(shù)據(jù)采集板采用多通道冗余設(shè)計，方便以后模塊的功能擴展與使用，主要是針對數(shù)據(jù)添加時間標(biāo)簽，方便上位機進(jìn)行管理。與上位機之間采用CAN通信網(wǎng)絡(luò)連接，上位機通過專門的數(shù)據(jù)采集卡掛接到系統(tǒng)中，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)合理高效的流通，最后完成數(shù)據(jù)采集板PCB板設(shè)計。
　　對于算法理論，本文在比較各算法的特點后選擇

4、等效旋轉(zhuǎn)矢量法作為基礎(chǔ)進(jìn)行微分方程的重新解算，從原理上獲得算法誤差補償項，降低截斷誤差與圓錐效應(yīng)的影響。然后進(jìn)行圓錐運動環(huán)境下的算法優(yōu)化，調(diào)整運動模型參數(shù)獲得優(yōu)化型雙子樣算法。接下來開始MIMU的標(biāo)定工作，采用高精度復(fù)雜型的方法和實用性的快速標(biāo)定方法對陀螺儀和加速度計進(jìn)行標(biāo)定并著手誤差分析，在算法環(huán)境中的著手解算程序的誤差建模工作。
　　最后研究Kalman濾波原理，在此基礎(chǔ)上介紹常規(guī)Kalman濾波和擴展Kalman濾波，并對濾