基于改進(jìn)卡爾曼濾波的虛擬陀螺研究.pdf

1、基于MEMS技術(shù)的微陀螺具有廣泛的應(yīng)用前景，但目前微陀螺的精度尚不能滿足中高精度的應(yīng)用需求，如何提高微陀螺的精度成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，具有重要的理論意義與社會(huì)價(jià)值。本文研究基于虛擬陀螺技術(shù)提高M(jìn)EMS陀螺測(cè)量精度的方法。利用微陀螺的特點(diǎn)，采用多個(gè)微陀螺構(gòu)成陀螺陣列，建立虛擬陀螺，利用微陀螺誤差分布特點(diǎn)通過卡爾曼濾波提高虛擬陀螺的測(cè)量精度。
　　本文首先介紹了微陀螺的發(fā)展概況；對(duì)陀螺的測(cè)量原理及誤差進(jìn)行了分析討論，在此基礎(chǔ)上，

2、建立了虛擬陀螺誤差模型，介紹了基于Allan方差的陀螺誤差參數(shù)測(cè)試方法并據(jù)此進(jìn)行了微陀螺的Allan方差計(jì)算與誤差分析。其次，介紹了采用多陀螺組合成虛擬陀螺的設(shè)計(jì)原理及卡爾曼濾波原理，推導(dǎo)了虛擬陀螺系統(tǒng)的模型與濾波方程，為提高虛擬陀螺精度，提出了一種改進(jìn)的卡爾曼濾波算法，仿真結(jié)果表明，改進(jìn)的卡爾曼濾波方法有效提高了濾波的精度與魯棒性。再次，介紹了虛擬陀螺仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。用戶可通過GUI界面，輸入時(shí)間參數(shù)、運(yùn)動(dòng)物體各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)及陀螺

3、儀與加速度計(jì)的各項(xiàng)誤差參數(shù)后，模擬陀螺儀的輸出，為設(shè)計(jì)虛擬陀螺系統(tǒng)提供實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)。根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)，分析討論了虛擬陀螺中陀螺個(gè)數(shù)與測(cè)量精度的關(guān)系。仿真結(jié)果表明，陀螺個(gè)數(shù)越多，組合陀螺儀輸出估計(jì)殘差越小；其中六陀螺組合的虛擬陀螺輸出估計(jì)殘差標(biāo)準(zhǔn)差與單陀螺相比減小了85％。
　　本文基于虛擬陀螺技術(shù)研究提高微陀螺測(cè)量精度的方法，將多個(gè)低成本低精度的微陀螺構(gòu)成陀螺陣列，通過卡爾曼濾波算法，將輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，構(gòu)成虛擬陀螺系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明