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MIMU/磁强计航姿参考系统具有体积小、功耗低等优点,具有广阔的市场前景,因此发展MIMU/磁强计航姿参考系统便成为了一种趋势。本文在对前人提出的磁强计误差补偿方法研究的基础上,并加以改进,设计了一个采用MEMS器件构成的微惯性测量单元(MIMU)与磁强计组成的组合式航姿参考系统。在系统中,实现了一种基于MEMS加速度计和磁强计的初始对准方法,完成了航姿参考系统的实验验证。论文的主要内容如下:1、在对MEMS陀螺仪误差模型研究的基础上,利用Allan方差分析方法对实验用MEMS陀螺仪的性能指标进行了分析;2、介绍了磁强计的工作原理和误差特性;改进了基于椭圆假设的罗差补偿方法,引入了中值滤波方法,并利用GPS提供的定位信息建立磁偏角模型;在存在强有源磁场的情况下,基于椭圆假设的罗差补偿方法不能达到理想的效果,本文利用磁偶极子理论建立有源磁场干扰补偿模型,这是本文的一个创新点;设计了磁强计正交误差补偿具体方法;3、介绍了惯性导航中常用的坐标系;研究了系统的初始化方法,设计了利用MEMS加速度计和磁强计的初始对准方法;介绍了基本的卡尔曼滤波方法;推导得到了系统的航姿计算模型和滤波校正模型;建立了系统了卡尔曼滤波器模型;4、利用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真实验;改进了转台实验中磁强计的罗差修正实验方法;进行了静态转台实验;设计了动态转台实验方案并进行了动态转台实验。实验结果证明:在无强有源磁场干扰的情况下,经过罗差修正,实验用MS-3型磁强计的航向角误差在±0.6°范围内;在存在强有源磁场干扰的情况下,经过有源磁场干扰补偿和罗差修正,磁强计航向误差在±1 .7°范围内;经过正交误差补偿,MS-3型磁强计的正交误差在±0 .05°范围内;静态情况下,系统滚转角误差在±1°范围内,俯仰角误差在±0 .5°范围内,航向角误差在±1°的范围之内;动态情况下,滚转角误差在±1°范围内,俯仰角误差在±1.5°范围内,航向角误差在±2.7°的范围之内,因此系统具有一定的实用价值。