基于冗余傳感器的虛擬陀螺技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、陀螺儀是檢測角速度信號的傳感器，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、工業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域。隨著陀螺儀的應(yīng)用發(fā)展，對陀螺儀的性能要求不斷提高。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，低成本的陀螺儀難以提供高精度的角速度檢測。虛擬陀螺技術(shù)可以利用多個低成本的傳感器通過數(shù)據(jù)融合提高角速度的檢測精度，有廣闊的應(yīng)用前景。
　　針對目前虛擬陀螺中存在的魯棒性和配置方案優(yōu)化等問題，本文提出了魯棒融合的虛擬陀螺，設(shè)計(jì)了新型基于慣性傳感器組合的虛擬陀螺配置方案和融合算法，同時提出基于

2、上述虛擬陀螺技術(shù)的冗余傳感器慣性系統(tǒng)。主要工作和成果總結(jié)如下：
　　首先，針對主流虛擬陀螺技術(shù)對濾波噪音參數(shù)和信號野值魯棒性不足的問題，建立了基于 H∞濾波的虛擬陀螺，提高了系統(tǒng)的參數(shù)魯棒性和環(huán)境信號適應(yīng)性。進(jìn)一步提出了基于野值魯棒濾波算法虛擬陀螺，消除了單個野值和成片野值對系統(tǒng)的輸出影響。
　　其次，提出基于慣性傳感器陣列組合的新型虛擬陀螺。提出了由多個陀螺儀和在特定位置固定的多個加速度計(jì)的典型配置，利用加速度計(jì)組合求得的

3、角加速度與多個陀螺儀輸出作為卡爾曼濾波的觀測量，建立了新型虛擬陀螺的融合算法。仿真實(shí)驗(yàn)與樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該虛擬陀螺大大提升了動態(tài)性能，同時將靜態(tài)測試的角度隨機(jī)游走和零偏不穩(wěn)定性性能分別提高了1.57倍和65.5％，動態(tài)測試的精度提高了1.53倍。
　　最后，提出一種新型的冗余傳感器的慣性系統(tǒng)。該慣性系統(tǒng)由4個集成三軸陀螺與三軸加速度計(jì)的慣性測量單元組成，結(jié)合提出的基于 H∞濾波的角速度與加速度信號的融合算法并進(jìn)行姿態(tài)解算，同時開