基于MPU6050的微小型無(wú)人機(jī)AHRS設(shè)計(jì)研究.pdf

1、航姿參考系統(tǒng)(AHRS)是無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)中提供實(shí)時(shí)航姿信息的重要組成部分。微小型無(wú)人機(jī)受自身載荷、功耗、尺寸及成本的限制，通常采用低成本MEMS慣性傳感器和捷聯(lián)慣性導(dǎo)航技術(shù)構(gòu)成其AHRS，但測(cè)量精度較低。因此，研究基于低成本MEMS慣性傳感器的AHRS設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題，并尋求提高其精度的途徑和方法，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)基于低成本慣性測(cè)量單元MPU6050的微小型無(wú)人機(jī)AHRS設(shè)計(jì)中的MEMS慣性傳感器的標(biāo)定、溫度補(bǔ)償、隨機(jī)誤差

2、補(bǔ)償以及無(wú)人機(jī)姿態(tài)解算等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴深入分析了微小型無(wú)人機(jī)AHRS的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以及商品化MEMS慣性傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，并根據(jù)研究?jī)?nèi)容，設(shè)計(jì)搭建了基于慣性測(cè)量單元MPU6050和微控制器STM32F103TBU6的微小型無(wú)人AHRS實(shí)驗(yàn)研究與測(cè)試的硬件平臺(tái)。⑵完成了實(shí)驗(yàn)研究與測(cè)試平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括數(shù)據(jù)采集、標(biāo)定測(cè)試、姿態(tài)解算測(cè)試、數(shù)據(jù)封裝與發(fā)送等程序模塊。⑶深入分析比較了MEMS傳

3、感器的隨機(jī)誤差補(bǔ)償算法，采用AR模型法結(jié)合離散Kalman濾波算法進(jìn)行隨機(jī)誤差補(bǔ)償，其效果良好。同時(shí)，深入分析研究了MEMS加速計(jì)的零偏輸出、刻度因數(shù)和MEMS陀螺儀的零偏輸出的溫度補(bǔ)償方法。⑷深入分析研究了 MEMS傳感器的標(biāo)定方法，并結(jié)合慣性測(cè)量單元 MPU6050的自身特點(diǎn)，對(duì)其三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀分別給出了基于12位置翻滾法和3位置法的標(biāo)定數(shù)據(jù)模型，并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)效果良好。⑸深入研究了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理