收藏本站
《哈尔滨工程大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于MEMS的导航系统设计与实现

肖昌怡  
【摘要】: 导航是引导运载体在预定时间内,按照预定航线,由起始地点航行到目的地。对于很多需要导航能力的运载体,高精度和低成本是必须考虑的而又相互矛盾的两方面,通过惯性导航与其他辅助导航设备相组合的方式可在这两方面找到平衡。 MEMS(Micro Electronic Mechanical Systems)是微机电系统的简称,MEMS惯性器件具有体积小、质量轻、价格低、功耗小、可靠性高、测量范围大、易于集成化等优点。本文利用微惯性传感器组成捷联惯性导航系统,以GPS接收机和磁罗盘作为辅助导航系统,软硬件融合,构成组合导航系统。 本文阐述了捷联惯性导航系统、GPS全球导航定位系统和磁导航系统的构成,着重对原理进行了说明,分析了捷联惯性导航系统原理,建立了传感器的误差模型,设计了标定程序,模拟了惯性导航数据,对捷联惯性导航算法进行了仿真,设计了针对SINS/GPS/EC组合的信息融合滤波器。系统实现时,设计了以Cyclone系列FPGA为核心处理器,选用AD公司的MEMS陀螺和加速度计ADIS16355作为惯性传感器组成捷联惯性导航系统,以Fastrax公司的iTrax02卫星导航接收机和Honeywell公司的HMR3000为磁导航系统的组合导航系统硬件。在硬件平台上,设计了组合导航的嵌入式系统构架,在μC/OS-II嵌入式操作系统下,应用嵌入式C语言,设计了导航应用程序,实现了系统功能。最后在三轴多功能转台上进行试验,对实验数据进行了分析,验证了导航系统功能。实验结果表明,组合导航系统的精度优于三个独立导航系统的任一子系统精度,可靠性得到提高。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN966

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 赵汝准;赵祚喜;张霖;俞龙;孙道宗;邓珍东;;基于三轴惯性测试转台的集成惯性传感器ADIS16355实验研究[J];机电工程技术;2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 赵汝准;赵祚喜;张霖;俞龙;孙道宗;;集成惯性传感器ADIS16355的三轴转台实验与性能分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 杨续伟;基于微惯性组合的嵌入式航姿参考系统研究[D];上海交通大学;2012年
2 梁勇;基于MEMS的航姿系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 梁锋;基于MEMS惯性器件的小型姿态测量系统设计[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 王小瑞;基于MIMU与超声多普勒里程仪的陆用车辆组合导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 郭航航;地形联测车组合导航系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年
6 姜朋;基于MEMS-IMU的捷联式惯性导航系统技术与实现研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李杰;洪惠惠;张文栋;;MEMS微惯性测量组合标定技术研究[J];传感技术学报;2008年07期
2 王维;张英堂;任国全;;一种新型高精度地磁定向方法研究与系统设计[J];传感技术学报;2009年01期
3 王巍;何胜;;MEMS惯性仪表技术发展趋势[J];导弹与航天运载技术;2009年03期
4 闫子波;魏鸣;;微机械陀螺仪的工作原理及其应用[J];电子设计技术;2009年09期
5 蔡兆云;柯冠岩;;MEMS微陀螺研究与发展述评[J];国防科技;2008年01期
6 曲东才;捷联惯导系统发展及其军事应用[J];航空科学技术;2004年06期
7 冀林;李旷振;;惯性仪器仪表行业发展现状及趋势分析[J];航天工业管理;2009年03期
8 周军;葛致磊;施桂国;刘玉霞;;地磁导航发展与关键技术[J];宇航学报;2008年05期
9 Bob Scannell;;采用惯性MEMS开发高精度导航系统[J];电子设计应用;2009年05期
10 蔡春龙;刘翼;刘一薇;;MEMS仪表惯性组合导航系统发展现状与趋势[J];中国惯性技术学报;2009年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 何昆鹏;MEMS惯性器件参数辨识及系统误差补偿技术[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘安鹏;基于MEMS技术的微型组合导航系统建模[D];西北工业大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 秦志强;数据融合技术及其应用[J];兵工自动化;2003年05期
2 周徐昌;沈建森;;惯性导航技术的发展及其应用[J];兵工自动化;2006年09期
3 曾勇;谭红力;黄新生;;基于神经网络的捷联惯导系统温度补偿[J];兵工自动化;2006年09期
4 常波;周徐昌;胡博;;单自由度陀螺仪冗余系统的故障检测与识别[J];兵工自动化;2007年12期
5 林雪原;李炳荣;;基于量测多尺度预处理的GPS/SINS组合导航系统[J];兵工自动化;2010年07期
6 林雪原;梁发麦;徐志斌;;基于小波降噪误差方差模型的GPS/SINS组合导航技术[J];兵工自动化;2010年10期
7 林雪原;;基于遗传小波神经网络的GPS/SINS组合导航系统算法[J];兵工自动化;2011年04期
8 林雪原;;基于交互式多模型的多传感器组合导航系统[J];兵工自动化;2011年06期
9 林雪原;王杰;骆卉子;;基于小波辅助的GPS/SINS组合导航系统故障检测与信息融合算法[J];兵工自动化;2012年02期
10 华冰;刘建业;孙永荣;;弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析[J];兵工学报;2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张敏虎;任章;;神经网络辅助高动态GPS/INS组合导航融合算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 郭子伟;缪玲娟;沈军;;可观测性分析在改善静基座对准的工程应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 许江来;何平;;北斗二代导航应用于载人航天飞行试验飞船轨道根数的确定[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 胡超;马利华;张杰;;地磁传感器在移动通信终端定向控制系统中的新应用[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S09组合导航与导航新方法[C];2012年
5 于华男;张勇;马小艳;;制导弹药用MEMS惯性导航系统发展与关键技术综述[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
6 张士钰;张勇;莫明岗;于华男;;军用MEMS IMU的发展及应用[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
7 马海波;黄跃峰;滕寿威;;车载导航系统的高精度定位算法[A];2009`中国地理信息产业论坛暨第二届教育论坛就业洽谈会论文集[C];2009年
8 周磊;刘瑞华;;低成本IMU/GPS组合导航系统的仿真方法[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
9 刘亮;饶进军;;便携式无人飞行器位姿信息融合[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
10 张鹏飞;王宇;龙兴武;;在大振动条件下二频机抖激光陀螺的圆锥误差补偿研究[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 宫轶松;粒子滤波算法研究及其在GPS/DR组合导航中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
5 吴富梅;GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D];解放军信息工程大学;2010年
6 彭富清;海洋重力辅助导航方法及应用[D];解放军信息工程大学;2009年
7 韩松来;GPS和捷联惯导组合导航新方法及系统误差补偿方案研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 张红良;陆用高精度激光陀螺捷联惯导系统误差参数估计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 刘劲;基于X射线脉冲星的航天器自主导航方法研究[D];华中科技大学;2011年
10 胡锐;惯性辅助GPS深组合导航系统研究与实现[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭静;光纤陀螺捷联系统运动基座对准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张斌;基于MIMU的捷联惯性导航系统数据采集与处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐锋;水下地磁辅助导航研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 苑海静;船用MEMS航姿测量系统算法研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张立华;光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 马汉增;微惯性组合惯导系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 吴岩;微惯性组合惯导系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 金阿鑫;微小型车载惯性/GPS组合导航系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 栾厚斌;综合舰桥系统信息集成处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 闫鑫;基于抗差估计的GPS/MIMU组合导航滤波算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢明媚,裘安萍,王寿荣;加工应力对双线振动式陀螺仪谐振频率的影响[J];微纳电子技术;2003年Z1期
2 兰春云,缪玲娟,沈军;陆用捷联惯导系统中里程计刻度因子的在线辨识[J];北京理工大学学报;2003年02期
3 康岳林;高杨;高立;;基于MEMS的GPS/SINS组合导航技术发展现状[J];船电技术;2011年05期
4 张猛;;基于Matlab的FIR数字滤波器设计[J];长春大学学报;2009年02期
5 张鹏飞;龙兴武;;石英挠性加速度计误差补偿模型的研究[J];传感技术学报;2006年04期
6 蒋庆华;苑伟政;常洪龙;崔金强;;一种改进的振动式微机械陀螺驱动电路[J];传感技术学报;2008年03期
7 李杰;洪惠惠;张文栋;;MEMS微惯性测量组合标定技术研究[J];传感技术学报;2008年07期
8 亢春梅,曹金名,刘光辉;国外MEMS技术的现状及其在军事领域中的应用[J];传感器技术;2002年06期
9 袁智荣;三轴磁航向传感器的全姿态误差补偿[J];传感器技术;2003年09期
10 李旭辉;;MEMS发展应用现状[J];传感器与微系统;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 李涛;非线性滤波方法在导航系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
2 武元新;对偶四元数导航算法与非线性高斯滤波研究[D];国防科学技术大学;2005年
3 徐田来;车载组合导航信息融合算法研究与系统实现[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 刘付强;船用卫星天线微型姿态测量系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
5 向礼;非线性滤波方法及其在导航中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 唐康华;GPS/MIMU嵌入式组合导航关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张斌;基于MIMU的捷联惯性导航系统数据采集与处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 苑海静;船用MEMS航姿测量系统算法研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 马汉增;微惯性组合惯导系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙柏虹;基于MEMS的捷联航姿系统初始对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张占阳;宽带多普勒计程仪测频方法及其软件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 单志明;基于MSINS/GPS的车载组合导航系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 阙兴涛;基于SOPC的小型组合导航系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王磊;硅微航姿系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 庞松;光纤捷联组合导航系统设计与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 付强;车载组合导航系统鲁棒H_∞滤波[D];沈阳工业大学;2011年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李姣姣;王东波;赵祚喜;谭志斌;赵汝准;;基于三轴转台的MEMS惯性传感器参数测量方法[J];自动化与信息工程;2012年05期
2 潘轶群;佟刚;;基于FPGA的B码同步信号源的设计[J];微型机与应用;2013年08期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚汉民,刘业异;21世纪微电子光刻技术[J];半导体技术;2001年10期
2 李建利;房建成;盛蔚;;MEMS陀螺标度因数误差分析及分段插值补偿[J];北京航空航天大学学报;2007年09期
3 许佩珍,董长虹;四元数在战斗机飞行仿真中的应用[J];北京航空航天大学学报;1997年04期
4 赵毅强,管大年,陈豪敏;电子罗盘在精确定位平台中的应用[J];传感技术学报;2005年01期
5 吉训生;王寿荣;;小波变换在MEMS陀螺仪去噪声中的应用[J];传感技术学报;2006年01期
6 吴学忠;肖定邦;李圣怡;;自动增益控制在振动式微陀螺驱动中的应用[J];传感技术学报;2006年03期
7 李希胜;王家鑫;汤程;王立锦;王绍纯;;高精度磁电子罗盘的研制[J];传感技术学报;2006年06期
8 吉训生;王寿荣;;硅微陀螺漂移数据滤波方法研究[J];传感技术学报;2008年02期
9 李杰;洪惠惠;张文栋;;MEMS微惯性测量组合标定技术研究[J];传感技术学报;2008年07期
10 陈雪冬;力平衡式加速度计闭环伺服系统动态数学模型[J];传感器技术;2001年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 周雪梅;基于多尺度估计理论的组合导航系统研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 李东明;捷联式惯导系统初始对准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘志国;王仕成;邓方林;陈坚;;基于降阶模型的GPS/PINS组合导航试验研究[J];系统仿真学报;2007年03期
2 朱晓飞;;煤矿救灾机器人的惯性/视觉组合导航方法研究[J];矿山机械;2010年04期
3 姜崃;;SINS/GPS组合导航系统仿真[J];黑龙江科技信息;2010年22期
4 陈帅;管雪元;薛晓中;孙瑞胜;;航空制导炸弹SINS/GPS组合导航系统的设计[J];航天控制;2007年01期
5 陈帅;薛晓中;吴参林;孙瑞胜;;SINS/GPS组合导航仿真系统研究[J];计算机仿真;2007年04期
6 杨润奎;胡云安;范英飚;耿宝亮;;船舶组合导航技术探索与研究[J];海军航空工程学院学报;2009年01期
7 郑利龙,曹志刚;GPS组合导航系统的数据融合[J];电子学报;2002年09期
8 于希宁;李杰;蒋窍;孔祥雷;;基于MIMU/GSP的双核微系统的设计与应用[J];计算机测量与控制;2011年05期
9 郑平方,张其善,李先亮;车辆GPS/DR/GIS组合导航定位系统[J];电子技术应用;1999年04期
10 戴邵武;马长里;廖剑;;H~∞滤波在无源北斗/SINS组合导航系统中的应用[J];舰船电子工程;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王利循;郭杭;;UKF在INS/GPS组合导航系统中的应用分析[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
2 魏贵玲;李勇建;卜继军;吕志清;黄晶;;低成本车载导航仪(GPS/GIS/DR)的研究[A];中国惯性技术学会光电技术专业委员会第五次学术交流会暨重庆惯性技术学会第九次学术交流会论文集[C];2002年
3 钟丽娜;李荣冰;王融;刘建业;;基于RAIM算法的惯性/GPS紧组合导航系统故障检测方法研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 张亚崇;;容错导航技术及其在INS/GPS/Doppler组合导航系统中的应用研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 林娜;杨超;;基于PBN的IRS/GNSS组合导航系统连续性评估算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S09组合导航与导航新方法[C];2012年
6 艾波;刘瑞华;;基于DSP+FPGA的SINS/GPS组合导航系统[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
7 王美玲;曹彦岗;刘伟;;低成本车载GPS/DR组合导航系统的研究[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年
8 程力;蔡体菁;;一种新的惯性/重力匹配组合导航系统的匹配算法[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集(一)[C];2005年
9 陈帅;薛晓中;薄煜明;白宏阳;;基于雷达辅助惯导的月球软着陆自主导航方法研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
10 金振山;申功勋;;INS/CNS/Doppler组合导航系统在航空上的应用研究[A];中国惯性技术学会第五届学术年会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨波;信息融合推进导航应用[N];中国计算机报;2007年
2 记者 黄蓉芳;广州男孩呼朋引伴斗陀螺[N];广州日报;2007年
3 记者 刘永新;小陀螺转出大市场[N];深圳特区报;2006年
4 长河;不做职场里的“陀螺”[N];财会信报;2007年
5 健康时报记者 常宾;日本的膳食宝塔是“陀螺”[N];健康时报;2009年
6 苏策骅;木天光:打起陀螺走天下[N];中国民族报;2005年
7 刘新华 徐光亚 侯晓冰;“陀螺书记”岳登海[N];平顶山日报;2007年
8 祝旗 黄筱甬;永不停转的陀螺[N];中国气象报;2004年
9 本报通讯员 许忠;转动的陀螺立得稳[N];中国石油报;2001年
10 小田;“陀螺流浪者”乘“飞火轮”探测行星[N];大众科技报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 屈蔷;机载捷联惯性/天文组合导航系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
2 刘睿;飞行器惯性/地磁/天文组合导航系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 汪秋婷;自适应抗差UKF在卫星组合导航中的理论与应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 钱伟行;捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 冷雪飞;基于图像特征的景象匹配辅助导航系统中的关键技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
7 张景伟;INS/GPS/SAR组合导航系统关键问题研究[D];西北工业大学;2003年
8 刘广军;组合导航系统的数据处理与仿真[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
9 曲铁军;高精度车载惯性导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2005年
10 李瑜;助推—滑翔导弹弹道优化与制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹增亮;组合导航系统在管道地理位置测量中的应用[D];沈阳工业大学;2006年
2 肖昌怡;基于MEMS的导航系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张楠;高空长航时无人机组合导航系统研究[D];西北工业大学;2006年
4 赵俊梅;GPS/SINS组合导航系统滤波算法研究[D];中北大学;2006年
5 阎喆;GPS/SINS组合导航系统的研究及仿真[D];电子科技大学;2010年
6 姬振龙;低成本组合导航系统研究[D];上海交通大学;2010年
7 刘长龙;基于STM32的高速列车组合导航系统的研究[D];西南交通大学;2012年
8 杨晓亚;GPS/INS/TAN组合导航系统应用研究[D];西北工业大学;2006年
9 潘永生;信息融合技术在组合导航中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
10 张学敏;组合导航系统多级式融合算法研究[D];吉林大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026