基于MEMS和DSP技術(shù)的低成本小型慣性測(cè)量單元的研制.pdf

1、當(dāng)前，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)正在得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在有些高技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用方面(例如無(wú)人機(jī))，需要慣導(dǎo)系統(tǒng)體積非常小，結(jié)構(gòu)緊湊，且成本較低。這就首先要求為慣導(dǎo)系統(tǒng)提供慣性信息(角速度和線加速度)的慣性測(cè)量單元滿足上述特點(diǎn)。本文通過(guò)選用體積小、成本低的MEMS慣性敏感元件，采用輕便的捷聯(lián)結(jié)構(gòu)，使用ARM處理器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理等方法，研制了一種體積小、成本低，具有民用級(jí)性能的三軸慣性測(cè)量單元。
　　本文主要研究了：
　　1)研究了捷聯(lián)慣導(dǎo)

2、的基本理論和MEMS慣性敏感元件的基本工作原理。研究了使用MEMS慣性敏感元件和捷聯(lián)結(jié)構(gòu)搭建慣性測(cè)量單元的方法。并設(shè)計(jì)了使用模擬MEMS慣性敏感元件以及捷聯(lián)結(jié)構(gòu)搭建低成本小型慣性測(cè)量單元的系統(tǒng)方案。
　　2)研制了單軸模擬試驗(yàn)版慣性測(cè)量單元，通過(guò)AGV小車搭載試驗(yàn)，驗(yàn)證了使用模擬MEMS慣性敏感元件和捷聯(lián)結(jié)構(gòu)的低成本小型慣性測(cè)量單元可以滿足真空吸附式作業(yè)工具一類的應(yīng)用需要。
　　3)根據(jù)AGV小車搭載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，提出了性

3、能更高、體積更小的采用數(shù)字MEMS慣性敏感元件的慣性測(cè)量單元方案，并研制了該數(shù)字式慣性測(cè)量單元硬件。
　　4)編制了底層軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)慣性敏感元件信號(hào)的采樣功能，編制了FIR濾波和樣條插值計(jì)算等DSP算法軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集信號(hào)的降噪和細(xì)化，編制了姿態(tài)角計(jì)算軟件，較準(zhǔn)確的測(cè)量了載體姿態(tài)角度。
　　實(shí)驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的小型慣性測(cè)量單元運(yùn)行效果良好，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理，MEMS慣性敏感元件提供的角速度和加速度信息更加可靠，