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随着微机电系统(MEMS)技术的发展,基于MEMS技术的惯性器件正逐步走向成熟。微惯性测量组合(MIMU)也已日渐显现出其优越的性能,MIMU是一种新型的捷联惯导系统(SINS),具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等一系列优点。由MIMU与全球定位系统(GPS)构成的组合系统也成为国内外导航界研究的热点,基于MIMU构建的捷联惯性导航测量系统及组合系统在许多领域尤其是军事领域有着广阔的应用前景。
本文首先介绍了基于MEMS技术的惯性器件的国内外研究发展状况,并对由MEMS惯性器件组成的微惯性测量组合单元在国内外应用发展做了简要陈述;在详细阐述微惯性导航测量原理的基础上,着重论述了导航测量系统的算法编排,分析了惯导测量系统误差源,建立了误差方程并进行了系统的仿真研究,进而自主设计了一种基于MEMS器件的微惯性测量组合单元,本文详细阐述了所用MEMS惯性器件的特点和电路设计,给出了MIMU的系统结构;接着开展了基于MIMU的捷联系统/GPS组合导航测量系统的研究,建立了以位置速度方式组合的系统的状态和量测方程,探讨了采用卡尔曼滤波算法进行数据融合时的几种典型卡尔曼滤波器的设计,并给出了滤波器的仿真结果。