協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)下微慣性導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、考慮到MEMS慣性器件組成的航姿測量系統(tǒng)具有體積小、功耗低等諸多優(yōu)點(diǎn)以及無人艇的協(xié)同導(dǎo)航技術(shù)具有的廣闊應(yīng)用前景，本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)室在研的無人艇協(xié)同導(dǎo)航系統(tǒng)項(xiàng)目，開展基于MEMS慣性器件MIMU與磁強(qiáng)計(jì)組合的系統(tǒng)航姿測量算法的研究。
　　由于MEMS慣性器件的精度直接影響著姿態(tài)測量的精度，論文首先展開對MEMS慣性器件的誤差分析與補(bǔ)償?shù)难芯俊８鶕?jù)MEMS器件的誤差方程，針對MEMS的隨機(jī)誤差，通過采用時間序列法分析法，以MEMS陀螺儀實(shí)

2、測漂移誤差為例進(jìn)行分析，并運(yùn)用ARMA(2，1)模型對其進(jìn)行誤差補(bǔ)償;針對MEMS慣性器件的確定性誤差則采用分離標(biāo)定法分別對MEMS陀螺儀和MEMS加速度計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)標(biāo)定。從而為后續(xù)進(jìn)行姿態(tài)解算算法奠定基礎(chǔ)。
　　基于MEMS慣性器件的航姿測量系統(tǒng)尚不具備獨(dú)立完成實(shí)時穩(wěn)定的姿態(tài)測量任務(wù)，本文選用磁強(qiáng)計(jì)作為輔助傳感器與MIMU形成組合航姿測量系統(tǒng)。根據(jù)對磁強(qiáng)計(jì)系統(tǒng)誤差的分析，針對磁強(qiáng)計(jì)在磁航向測量中主要受到磁羅差誤差的影響，文中采用基

3、于橢圓假設(shè)的羅差補(bǔ)償方法進(jìn)行研究。并通過實(shí)測試驗(yàn)完成數(shù)據(jù)的誤差補(bǔ)償同時驗(yàn)證了補(bǔ)償效果。
　　基于MIMU/磁強(qiáng)計(jì)的組合航姿測量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，對組合導(dǎo)航系統(tǒng)的姿態(tài)更新算法進(jìn)行了研究。在綜合考慮了采用的MEMS陀螺儀型號以及實(shí)際艦船航行環(huán)境的基礎(chǔ)上，文中對常用的姿態(tài)解算算法進(jìn)行了理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)，并最終確定基于四元數(shù)法的四階龍格-庫塔法作為組合導(dǎo)航的姿態(tài)更新算法。
　　本文采用MEMS加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)的量測值完成組合系統(tǒng)的初

4、始對準(zhǔn)。在這基礎(chǔ)上推導(dǎo)建立了系統(tǒng)卡爾曼濾波方程來進(jìn)行數(shù)據(jù)信息融合，并使用MATLAB軟件仿真驗(yàn)證算法的有效性。最后部分針對協(xié)同導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)下跟隨成員艇的航向角誤差在線補(bǔ)償問題展開了研究，給出了本文的修正方法并通過跑車實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)際情況來驗(yàn)證算法的可行性。
　　通過本文對微慣性器件與磁強(qiáng)計(jì)組合的航姿測量系統(tǒng)的研究，將此航姿測量系統(tǒng)應(yīng)用到無人艇協(xié)同網(wǎng)絡(luò)下的跟隨成員小艇上，并作為跟隨成員小艇的導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備。希冀此研究成果能逐漸從理論走向?qū)嵺`，