MEMS-IMU-GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、MEMS-IMU/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有低成本、低功耗、小體積、輕質(zhì)量及易批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此有巨大的軍事、民用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，本文針對(duì)M-IMU的集成、分布式導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)等開展了較為深入地研究，所作的主要工作可歸納為如下幾個(gè)方面：
　　（1）組合系統(tǒng)的硬件平臺(tái)搭建。完成了以MEMS慣性器件組成的慣性測(cè)量單元集成；完成以DSP+FPGA為核心的MEMS-IMU/GPS分布式組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，

2、并對(duì)其進(jìn)行了軟、硬件調(diào)試；采用16位AD轉(zhuǎn)換芯片和FPGA實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)采集；采用FPGA控制接收GPS接收機(jī)輸出的導(dǎo)航電文，同時(shí)實(shí)現(xiàn)DSP和PC機(jī)的通信。
　　（2）組合導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究。針對(duì)MEMS-IMU/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)不同坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)融合，提出了不同導(dǎo)航坐標(biāo)系下的坐標(biāo)系統(tǒng)一方法；利用GPS接收機(jī)輸出的1PPS脈沖，結(jié)合FPGA、DSP內(nèi)部的RAM、定時(shí)器、中斷等相應(yīng)的硬件資源與軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了M-IMU和GP

3、S的數(shù)據(jù)同步。
　　（3）設(shè)計(jì)了速度/位置組合的MEMS-IMU/GPS組合濾波器。給出了慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差方程、GPS誤差方程以及速度位置組合的狀態(tài)方程和測(cè)量方程，并對(duì)狀態(tài)方程和觀測(cè)方程進(jìn)行離散化，最后實(shí)現(xiàn)了組合系統(tǒng)開環(huán)卡爾曼濾波器。
　?。?）建立了MEMS-IMU/GPS組合導(dǎo)航的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并進(jìn)行了跑車實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)能夠滿足系統(tǒng)需要，為今后進(jìn)行MEMS-IMU/GPS組合系統(tǒng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究奠定了良好