基于MEMS的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)因?yàn)槠渥陨聿恍枰揽客獠啃畔?，自主性?qiáng)，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低等優(yōu)點(diǎn)和性能特點(diǎn)，在軍事、民用、科研、航空、航海等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文從理論與實(shí)際慣性導(dǎo)航硬件的設(shè)計(jì)制作兩個(gè)方面對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文的主要工作如下：
　　根據(jù)四元數(shù)算法的基本理論，本文首先闡述了捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理，采用畢卡逼近法求解四元數(shù)微分方程，并由此計(jì)算姿態(tài)矩陣，從而求解得到慣性導(dǎo)航的姿態(tài)角，將加速度傳感器的輸出按姿態(tài)角

2、進(jìn)行比力變換與積分，求得位置參數(shù)。
　　基于MEMS器件和ARM9處理器，詳細(xì)描述了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了基于ITG-3200陀螺儀、ADXL345加速度計(jì)、基于HMC5843電子羅盤的MEMS傳感器的外圍電路，同時(shí)對(duì)電源電路、通訊接口等進(jìn)行了描述。在慣性導(dǎo)航的軟件設(shè)計(jì)方面，描述了嵌入式操作系統(tǒng)的選擇，uC/OS-II操作系統(tǒng)在ARM9處理器上的具體移植，詳細(xì)闡述了MEMS傳感器數(shù)據(jù)采集任務(wù)、導(dǎo)航計(jì)算任務(wù)、導(dǎo)航結(jié)果輸出

3、任務(wù)的設(shè)計(jì)方法，以及三個(gè)任務(wù)之間的通信及協(xié)調(diào)控制方法。此外，采用Qt上位機(jī)編程工具，利用VTK作為3D渲染引擎，設(shè)計(jì)了姿態(tài)顯示界面，詳細(xì)描述了在Qt中加載三維圖形的方法，慣性導(dǎo)航處理器與姿態(tài)顯示界面之間通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。最后，設(shè)計(jì)了基于狀態(tài)機(jī)的協(xié)議解析方法，并且對(duì)采集到的傳感器數(shù)據(jù)，導(dǎo)航計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了系列的對(duì)比與分析。
　　論文基于MEMS傳感器和ARM9處理器，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件和軟件平臺(tái)，通過(guò)實(shí)際采集與計(jì)算數(shù)據(jù)的分析