基于MPU6050的微小型無人機AHRS設計研究.pdf

1、航姿參考系統(tǒng)(AHRS)是無人機飛控系統(tǒng)中提供實時航姿信息的重要組成部分。微小型無人機受自身載荷、功耗、尺寸及成本的限制，通常采用低成本MEMS慣性傳感器和捷聯(lián)慣性導航技術構成其AHRS，但測量精度較低。因此，研究基于低成本MEMS慣性傳感器的AHRS設計中的關鍵問題，并尋求提高其精度的途徑和方法，具有重要的工程應用價值。本文對基于低成本慣性測量單元MPU6050的微小型無人機AHRS設計中的MEMS慣性傳感器的標定、溫度補償、隨機誤差

2、補償以及無人機姿態(tài)解算等關鍵問題進行了深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴深入分析了微小型無人機AHRS的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及商品化MEMS慣性傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，并根據(jù)研究內(nèi)容，設計搭建了基于慣性測量單元MPU6050和微控制器STM32F103TBU6的微小型無人AHRS實驗研究與測試的硬件平臺。⑵完成了實驗研究與測試平臺的軟件設計，主要包括數(shù)據(jù)采集、標定測試、姿態(tài)解算測試、數(shù)據(jù)封裝與發(fā)送等程序模塊。⑶深入分析比較了MEMS傳

3、感器的隨機誤差補償算法，采用AR模型法結(jié)合離散Kalman濾波算法進行隨機誤差補償，其效果良好。同時，深入分析研究了MEMS加速計的零偏輸出、刻度因數(shù)和MEMS陀螺儀的零偏輸出的溫度補償方法。⑷深入分析研究了 MEMS傳感器的標定方法，并結(jié)合慣性測量單元 MPU6050的自身特點，對其三軸加速度計和三軸陀螺儀分別給出了基于12位置翻滾法和3位置法的標定數(shù)據(jù)模型，并進行了相關的實驗測試，實驗效果良好。⑸深入研究了捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的基本原理