无陀螺惯性测量组合多传感器解耦算法及系统实现

摘要

本文针对系统特点设计了解耦算法、数字滤波算法、误差漂移补偿算法和积分算法。其中重点研究了解耦算法：耦合误差是系统的主要误差之一，耦合误差可以分为线性耦合误差和非线性耦合误差。 九加速度计NGMIMU试验系统设计。为验证理论的正确性，我课题组设计了九加速度计NGMIMU试验系统。按照模块化的原则，将试验系统分成加速度信号产生和调理模块、A/D转换模块以及由双DSP构成的控制及数据处理模块。通过9个加速度传感器的组合来得到载体的运动信息，通过3片高精度同步采样的A/D转换器将载体的运动信息转换成数字信号，然后在DSP中进行数据处理，得到载体的姿态信息。实验结果较理想，证明了文中所设计算法的正确性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.1.1惯性导航简介

1.1.2惯性导航发展概述

1.1.3无陀螺微惯性测量单元

1.2 NGMIMU的发展现状

1.3本课题的研究内容

第2章NGMIMU原理及九加速度计实用方案设计

2.1惯性导航基本原理

2.1.1惯性导航的力学基础

2.1.2惯性导航中使用的几种坐标系

2.1.3惯性导航系统的工作原理

2.2 NGMIMU基本原理

2.2.1载体上任一点的加速度输出

2.2.2无陀螺微惯性测量单元的加速度输出

2.2.3无陀螺微惯性测量单元的工作原理图

2.2.4坐标系转换算法

2.3九加速度计NGMIMU基本原理

2.3.1基本原理

2.3.2误差分析

2.4九加速度计NGMIMU实用方案设计

2.5本章小结

第3章九加速度计NGMIMU试验系统设计

3.1系统总体设计

3.2九加速度计组合单元及信号调理电路

3.2.1加速度传感器的配置

3.2.2加速度信号调理电路

3.3模数转换电路

3.4信号处理电路

3.4.1主控制器LF2407

3.4.2协处理器VC5409

3.5本章小结

第4章九加速度计NGMIMU数据融合与信号处理

4.1九加速度计线性解耦

4.1.1线性耦合的基本定义

4.1.2整体最小二乘法(TLS)及广义逆(Moore-Penros)基本定义

4.1.3基于TLS的线性解耦

4.1.4实验结果

4.2九加速度计线性解耦快速算法

4.2.1算法设计

4.2.2仿真实验结果

4.3九加速度计非线性解耦

4.3.1非线性耦合的基本定义

4.3.2模糊域与隶属度函数的基本定义

4.3.3基于Fuzzy Set与TLS的非线性线性解耦

4.3.4试验结果

4.4数字滤波

4.4.1窗口函数法

4.4.2滤波器设计

4.5漂移误差补偿

4.6积分算法

4.7本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢