嵌入式MEMS-INS數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、慣性導(dǎo)航技術(shù)利用慣性測量元件測量載體相對慣性空間的運動參數(shù),最終用于確定載體的姿態(tài)、速度和位置等參數(shù),現(xiàn)已成功地應(yīng)用于航海、航天等諸多領(lǐng)域。微慣性測量單元MIMU作為一種特殊的組合型MEMS慣性傳感裝置,具有成本低、尺寸小等特點,已越來越多地應(yīng)用于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中,形成了新一代的微慣導(dǎo)系統(tǒng)。MIMU輸出的導(dǎo)航原始數(shù)據(jù)對導(dǎo)航最終精度有著至關(guān)重要的影響,而目前MIMU普遍存在著精度不高、穩(wěn)定較差等問題,因此限制了其在高精度導(dǎo)航領(lǐng)域中的應(yīng)用。本

2、課題針對單一MIMU微慣導(dǎo)系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)代導(dǎo)航的高精度要求,通過對多MIMU組網(wǎng)、數(shù)據(jù)同步采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究,利用較高精度的主慣導(dǎo)對微慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行定期修正,以提高微慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度,這對研究如何拓展MIMU在高精度導(dǎo)航領(lǐng)域中的應(yīng)用有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文在分析MEMS慣性器件原理的基礎(chǔ)上,針對其精度不高的問題,基于CAN總線設(shè)計了一種多通道MIMU數(shù)據(jù)同步采集系統(tǒng),以期為后續(xù)數(shù)學(xué)平臺實時解算提供真實可靠的數(shù)據(jù)源。該數(shù)據(jù)采

3、集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、時間基準(zhǔn)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、工控機(jī)端模塊等組成。其中,時間基準(zhǔn)模塊保證了數(shù)據(jù)采集的同步性;數(shù)據(jù)管理模塊和數(shù)據(jù)采集模塊采用485主從式通信,確保了多路傳感器數(shù)據(jù)有序的運行;數(shù)據(jù)管理模塊與工控機(jī)端模塊之間采用CAN通信方式,可保證通信的高可靠性和穩(wěn)定性。采用altium designer對各模塊電路進(jìn)行PCB設(shè)計,采用C51語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計,以完成232、485、CAN通信功能和數(shù)據(jù)預(yù)處理功能,遠(yuǎn)程工控機(jī)端人機(jī)界

4、面采用MFC設(shè)計,主要完成CAN通信功能、數(shù)據(jù)分離、處理、顯示功能。
　　最后介紹了系統(tǒng)各模塊軟硬件調(diào)試結(jié)果,對系統(tǒng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信的誤碼率進(jìn)行了測試,并在此基礎(chǔ)上對固定于轉(zhuǎn)臺上的MIMU進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析:在研究小波去噪原理基礎(chǔ)上,采用小波模極大值和小波閾值去噪法分別對采集到的靜態(tài)、動態(tài)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和重構(gòu),并對兩種方法進(jìn)行了評價和比較。實驗結(jié)果表明:嵌入式MEMS-INS數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案切實可行;CAN網(wǎng)絡(luò)通