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针对常用微小型高精度惯性姿态测量系统的特点,本文提出了一种基于MEMS惯性传感器的高精度姿态测量系统。该系统不仅能够完全自主地精确测量并得到载体的姿态信息,而且成本低、体积小、抗干扰能力强,可广泛应用于航空航天、海洋船舶、汽车电子以及智能机器人等多个领域。基于MEMS惯性传感器的高精度姿态测量系统采用旋转调制技术作为基本原理,实现了对低精度、高漂移MEMS惯性传感器误差的有效自补偿。本文从旋转调制方案的确立入手,通过仿真验证,提出了一种适用于微小型高精度姿态测量系统的旋转调制方案。依据研究结果,研制出了一套基于MEMS惯性传感器的微小型高精度姿态测量系统样机,并完成了多项样机性能实验。本文的研究内容主要涉及以下几个方面：1)旋转调制方案的确立与仿真验证。结合微小型姿态测量系统体积上的限制、MEMS惯性传感器低精度、高漂移的特点以及姿态测量系统高精度的测量目标,利用Matlab软件对不同旋转调制方案进行建模与仿真,依据仿真结果确定适用于本系统的最优旋转调制方案。2)误差分析。针对旋转调制式姿态测量系统的误差进行详尽地分析,通过误差分类分析、抑制机理推导以及传感器误差模型研究等方面,从系统级和元器件级两个层面上,研究论证旋转调制技术对姿态测量系统精度的提高。3)基于MEMS惯性传感器的微小型高精度姿态测量系统的设计与实现。依据微小型、低成本、高精度和强抗干扰能力等特点,结合最优旋转调制方案,本文设计并实现了一套基于MEMS惯性传感器的微小型高精度姿态测量系统。该系统可在五分钟内完成初始对准。4)样机性能测试实验。针对成功研制的微小型姿态测量系统样机进行了样机性能测试实验,实验结果表明,该微小型姿态测量系统样机性能满足设计要求,同时该系统具有结构紧凑、成本低、测量精度高等特点,具有广阔的应用前景。