收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

船用MEMS航姿测量系统算法研究与实现

苑海静  
【摘要】: 基于MEMS惯性器件的低成本航姿测量系统在军事领域和民用领域的都具有广泛的应用前景。本文依托实验室有关低成本船用卫星天线姿态测量系统的在研项目,开展基于MEMS惯性器件、磁强计及GPS的组合航姿系统相关算法研究,并通过仿真验证了算法的可行性及有效性,为MEMS航姿测量系统在船载卫星天线稳定系统中的实际应用奠定了一定的基础。 (1)MEMS陀螺随机漂移是影响姿态解算精度的主要因素,针对其误差模型的未知性,本文利用时间序列分析法通过静态测试数据建立了陀螺随机漂移的ARMA模型,并将其应用于后续姿态估计算法比较中。 (2)在不使用GPS的情况下,根据船舶运动特点与系统工作要求,通过对多种姿态更新算法的理论分析与仿真比较,得出修正的Rodrigues参数法计算量明显比四元数法和旋转矢量法要小,计算精度与四元数相近,同时克服了四元数描述姿态时存在冗余带来的不足,为姿态更新算法选择提供依据。 (3)在前述研究的基础上,推导了以陀螺零偏和修正的Rodrigues参数为状态向量,以加速度计、磁强计输出为观测向量的EKF姿态估计模型,利用与其影子参数相互切换的方法解决了修正的Rodrigues参数在描述姿态时存在奇异的问题。通过全姿态以及摇摆运动条件下的仿真验证了算法的可行性及优越性。 (4)为检验ARMA模型的适用性,通过静止及摇摆运动条件的仿真得出,采用ARMA模型对姿态角和陀螺零偏的估计及补偿精度在静态条件下较随机游走模型高,但在摇摆运动条件下精度和计算量均不理想,而基于后者的MRP EKF估计算法更具普适性。在调整观测噪声方差阵的前提下,为进一步减小重力和地磁向量在受到干扰时的系统输出误差,引入GPS信息,开展了MEMS AHRS/GPS组合系统松耦合Kalman滤波算法的研究,仿真实验证实了方案的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 傅建国,王孝通,李博,金良安,马野;MEMS陀螺随机误差模型研究[J];传感器技术;2005年03期
2 刘盛,刘家豪,傅建中,陈子辰;面向MEMS构件在线检测和三维外型测量的立体视觉系统[J];中国机械工程;2003年22期
3 霍鹏飞,苑伟政,马炳和;MEMS惯性传感器的系统级建模技术研究[J];西北工业大学学报;2004年04期
4 魏东梅,杨涛,李磊民;MEMS的建模与仿真研究[J];西南科技大学学报;2004年03期
5 唐;美国防卫高级研究规划局提出研究终极传感器—MEMS尘埃![J];电子对抗技术;1997年04期
6 朱健,林立强,林金庭,吴汉俊,陈新宇;宽带微波MEMS开关[J];固体电子学研究与进展;2000年04期
7 ;采用MEMS微反射镜的硅眼[J];航空精密制造技术;2000年04期
8 徐向阳,刘斌;MEMS在汽车电器电子技术中的应用现状与发展趋势[J];汽车电器;2003年05期
9 孙磊,张河,周晓东;一种微机电(MEMS)引信安全系统[J];探测与控制学报;2004年02期
10 田文超,贾建援;MEMS微梁粘附“突陷”静力分析[J];机械科学与技术;2005年01期
11 谢晖,孙立宁,荣伟彬,陈立国;MEMS微装配机器人系统的研究[J];机械与电子;2005年03期
12 赵晓峰,温殿忠;MEMS研究与发展前景[J];黑龙江大学自然科学学报;2002年01期
13 韦定东,张兴周,于澎;基于MEMS光开关的光分插复用结构设计[J];应用科技;2002年11期
14 段润保,赵砚江,毛言理;微机械(MEMS)与微细加工技术[J];河北理工学院学报;2004年02期
15 霍鹏飞,马炳和,苑伟政;一种基于多端口组件网络的MEMS系统级建模方法[J];机械科学与技术;2005年02期
16 段海滨;王道波;;基于新型MEMS技术的实时飞行仿真系统微控制器设计与实现(英文)[J];应用基础与工程科学学报;2007年04期
17 明安杰;李铁;周萍;王跃林;;大位移低电压的静电MEMS驱动器(英文)[J];半导体学报;2008年09期
18 苏维嘉;张澎;;基于嵌入式实时操作系统的动态数显倾角仪[J];工业控制计算机;2009年07期
19 倪烨;张怀武;钟智勇;;MEMS加速度计的发展趋势研究[J];硅谷;2010年19期
20 翟成瑞;张文栋;;MEMS传感器在高过载低量程测试中的应用[J];弹箭与制导学报;2003年S6期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈新隽;刘晓平;戴若犁;刘昊扬;;多MEMS传感器的嵌入式姿态测量系统设计[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
2 梁杰;李中华;;MEMS的微管道流动特征数值模拟研究[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年
3 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
4 张玉祥;李华成;马柳艺;;基于MEMS器件的交互笔运动跟踪研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
5 胡星星;滕云田;;基于MEMS传感器的小型智能化强震仪[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
6 李建飞;薛兵;张俊峰;朱小毅;王晓蕾;;应用于MEMS加速度计的小型恒温系统的实现[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
7 张文明;孟光;;MEMS旋转机械微转子结构的材料选用研究[A];第9届全国转子动力学学术讨论会ROTDYN'2010论文集[C];2010年
8 陈述官;黄军辉;;MEMS传感器在汽车电子上的应用研究与展望[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
9 赵兴海;杜亦佳;郑英彬;陈颖慧;高杨;鲍景富;苏伟;;D波段MEMS波导滤波器研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
10 林日乐;满欣;周倩;李文蕴;谢佳维;张巧云;;石英MEMS陀螺[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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董良;MEMS集成室温红外探测器研究[D];清华大学;2004年
2 杨海波;多孔硅基MEMS非制冷红外探测器微结构与工艺研究[D];天津大学;2010年
3 张正元;射频微机械开关与放大器关键技术研究[D];重庆大学;2004年
4 梁海波;基于陀螺冗余的微惯性系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 王春田;MEMS数字检波器采集系统技术研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 杜广涛;新型MEMS磁敏传感器的研究[D];西南交通大学;2011年
7 王佩红;基于MEMS技术的微型电磁式振动能量采集器的研究[D];上海交通大学;2010年
8 肖功利;MEMS金属/电介质光子晶体的强透射特性研究[D];复旦大学;2009年
9 李庄;用于高场不对称波形离子迁移谱仪的MEMS振簧式静电计研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 吕良;MEMS汽车传感器设计关键技术的研究[D];北京邮电大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 宿智娟;MEMS宽带毫米波天线阵列研究[D];上海交通大学;2010年
3 付宇辉;基于MEMS航位推算系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 曾昊骋;MEMS开关与频率可重构天线的研究与设计[D];电子科技大学;2010年
5 华晨辉;MEMS超声分离器的二维简正模式的研究及实验分析[D];电子科技大学;2010年
6 赵明锐;基于MEMS硅基底L波段微带天线的研究与设计[D];电子科技大学;2010年
7 孟丽娜;基于MEMS的微驱动器研制及其特性研究[D];黑龙江大学;2005年
8 谭淞;基于Σ△原理的MEMS陀螺高精度模数转换技术[D];长春理工大学;2011年
9 王兆密;基于MEMS陀螺的惯性测量单元的标定与应用[D];江苏科技大学;2011年
10 牛凯;4×4MEMS光开关阵列的设计与实验研究[D];清华大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;测试会议聚焦MEMS[N];计算机世界;2003年
2 ;欧洲的MEMS工业[N];中国电子报;2002年
3 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 焦继伟;MEMS满足未来移动通信需要[N];中国电子报;2004年
4 易人;MEMS:小角色的大未来[N];计算机世界;2003年
5 刘恕;微机电系统:从能看到能用[N];科技日报;2005年
6 ;Intel悄然推出手机MEMS模块[N];计算机世界;2004年
7 本报记者 徐勐 通讯员 苏媛;国家高新区MEMS研究院落户淄博[N];淄博日报;2010年
8 ;传感器热衷于MEMS市场将加速整合[N];电子报;2008年
9 记者 卫新华;我市全面启动MEMS研发和产业化工作[N];重庆日报;2001年
10 中电元协敏感元器件与传感器分会秘书长 齐文杰;MEMS传感器进驻汽车发动机[N];中国电子报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978