基于STM32的捷联惯性测量系统设计

【摘要】：近年来,捷联惯性导航技术以其自主性强、成本功耗低、质量体积小等优势,在飞行器导航领域得到越来越广泛的应用。本文针对某类旋转飞行器运动参数的测量需求,展开理论研究和实践探索,设计并实现了基于STM32的捷联惯性测量系统。论文主要工作如下： 首先,概述了捷联惯性导航系统的基本原理及惯性姿态解算的三种常用算法；针对捷联惯性测量系统自身特性和实验环境要求,分析了惯性测量系统的器件选型,并给出了捷联惯性测量系统的设计方案。 其次,根据陀螺仪和加速度计模块的数学模型,在MATLAB/SIMULINK环境下,设计了惯性传感器模块的仿真系统,通过仿真结果分析惯性传感器误差；结合欧拉法得到飞行载体各运动参数的数学模型,设计了惯性姿态解算的仿真系统。通过系统仿真结果论证了本文系统设计的可行性,为捷联惯性测量系统的设计奠定了理论基础。 然后,结合捷联惯性导航系统低功耗、微型化等特性,以STM32F407为主控制器,MEMS惯性器件为测量单元,通过IAR Embedded Workbench和Altium Designer开发环境,设计并实现了基于STM32的捷联惯性测量系统。 最后,对所设计的捷联惯性测量系统进行实验操作,分析了惯性传感器静态误差特性,并评估对惯性导航系统带来的影响,从实验角度验证了本文系统设计方案的可行性。