余度MEMS-IMU的特性分析及系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、MEMS(Micro Electro mechanical System)慣性傳感器的出現(xiàn)和快速發(fā)展推動(dòng)著慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的微小型化，MEMS慣性技術(shù)與微型導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)防、軍事中的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)價(jià)值和意義凸現(xiàn)。論文從余度配置下的MEMS-IMU的特性研究入手，圍繞著基于MEMS慣性器件的微型導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建中的關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)展了一系列的研究工作。
　　 首先，進(jìn)行了余度配置下MEMS-IMU的特性分析研究。對(duì)余度配置下MEMS-IMU的誤差分

2、析，誤差模型的建立，測(cè)量精度的影響進(jìn)行了詳細(xì)的理論研究。針對(duì)余度配置條件下MEMS-IMU的非隨機(jī)性誤差，推導(dǎo)了六位置轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)定法，給出了詳細(xì)的計(jì)算誤差模型參數(shù)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，更正和完善了余度MEMS-IMU誤差標(biāo)定的解析表達(dá)式，提高了慣性導(dǎo)航的精度，對(duì)實(shí)際余度導(dǎo)航系統(tǒng)也有一定的參考價(jià)值。
　　 其次，針對(duì)余度配置條件下MEMS-IMU的隨機(jī)性誤差，采用了中值平均法，IIR數(shù)字濾波法和小波變換三種不同方法去除MIMU輸出信號(hào)中的噪

3、聲。通過(guò)對(duì)處理結(jié)果的比較研究，證實(shí)了小波變換在信號(hào)去噪處理中的適用性和優(yōu)越性，提高了MIMU的輸出精度。同時(shí)利用時(shí)間序列建模方法對(duì)MEMS陀螺輸出信號(hào)進(jìn)行建模，并從工程實(shí)用的角度對(duì)Kalman濾波在MEMS陀螺隨機(jī)漂移誤差估計(jì)與補(bǔ)償中的具體應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　 再次，詳細(xì)研究了余度系統(tǒng)中關(guān)鍵的容錯(cuò)技術(shù)。研究了基于直接比較測(cè)量值方法，基于廣義似然比方法，基于均值檢驗(yàn)方法，基于奇異值分解方法的四種故障診斷方案，以六陀螺冗余慣性組件

4、為平臺(tái)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了上述四種方法在故障診斷中的有效性。仿真和對(duì)比分析表明：同一種故障信號(hào)情況下，直接比較測(cè)量值方法簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)，但誤判率高且不具備軟故障檢測(cè)能力；從小故障的診斷效果來(lái)看，均值檢驗(yàn)法優(yōu)于廣義似然比法和奇異值分解法。對(duì)故障的敏感性和算法計(jì)算量方面，廣義似然比法和奇異值分解法優(yōu)于均值檢驗(yàn)法。
　　 最后，研究了余度系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)，搭建了實(shí)際余度系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析和測(cè)試分析來(lái)驗(yàn)證余度系統(tǒng)故障識(shí)別，檢測(cè)，