基于MEMS和DSP技術的低成本小型慣性測量單元的研制.pdf

1、當前，慣性導航系統(tǒng)正在得到越來越廣泛的應用，在有些高技術產(chǎn)品應用方面(例如無人機)，需要慣導系統(tǒng)體積非常小，結構緊湊，且成本較低。這就首先要求為慣導系統(tǒng)提供慣性信息(角速度和線加速度)的慣性測量單元滿足上述特點。本文通過選用體積小、成本低的MEMS慣性敏感元件，采用輕便的捷聯(lián)結構，使用ARM處理器進行數(shù)字信號處理等方法，研制了一種體積小、成本低，具有民用級性能的三軸慣性測量單元。
　　本文主要研究了：
　　1)研究了捷聯(lián)慣導

2、的基本理論和MEMS慣性敏感元件的基本工作原理。研究了使用MEMS慣性敏感元件和捷聯(lián)結構搭建慣性測量單元的方法。并設計了使用模擬MEMS慣性敏感元件以及捷聯(lián)結構搭建低成本小型慣性測量單元的系統(tǒng)方案。
　　2)研制了單軸模擬試驗版慣性測量單元，通過AGV小車搭載試驗，驗證了使用模擬MEMS慣性敏感元件和捷聯(lián)結構的低成本小型慣性測量單元可以滿足真空吸附式作業(yè)工具一類的應用需要。
　　3)根據(jù)AGV小車搭載試驗發(fā)現(xiàn)的問題，提出了性

3、能更高、體積更小的采用數(shù)字MEMS慣性敏感元件的慣性測量單元方案，并研制了該數(shù)字式慣性測量單元硬件。
　　4)編制了底層軟件，實現(xiàn)了對慣性敏感元件信號的采樣功能，編制了FIR濾波和樣條插值計算等DSP算法軟件，實現(xiàn)了對采集信號的降噪和細化，編制了姿態(tài)角計算軟件，較準確的測量了載體姿態(tài)角度。
　　實驗和測試結果表明，本文設計的小型慣性測量單元運行效果良好，通過數(shù)字信號處理，MEMS慣性敏感元件提供的角速度和加速度信息更加可靠，