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    摘要为解决高转速弹丸的姿态测量问题，研究了 MEMS 陀螺仪/三轴磁强计的组合测姿方法。给出了惯性器件和磁强计的测量原理，建立了 MEMS 惯性器件/磁强计组合测量仿真系统。首先根据纯惯性导航模型编写算法进行姿态角、速度、位移信息解算。然后采用惯性导航和地磁辅助测量算法，通过 MEMS 陀螺仪、MEMS 加速度计和三轴磁强计的组合测量模型进行姿态角、速度、位移信息的解算。最后通过仿真研究表明 MEMS 陀螺仪/三轴磁强计的组合测姿方法较纯惯性组件测姿能达到较高的测量精度。研究结果为高转速弹丸的姿态测量提供了有效的解决方法。61057
    毕业论文关键词  组合测姿  高转速弹丸   MEMS陀螺仪   加速度计   磁强计   
    Title  System Design of MEMS Gyroscope/Magnetometer Integrated  Attitude Measurement for High Spin Rate Projectiles Abstract To solve the problem of attitude measurement for high spin rate projectiles, the MEMS gyroscope/Magnetometer integrated attitude determination method is studied. The measurement principle of inertial device and magnetometer are given, further,the MEMS inertial/magnetometer combined  measurement simulation system is established.At first  the  model  of  inertial navigation  are used to  write the  algorithm  to  calculate attitude angles, velocity and displacement.Then the inertial navigation and geomagnetic aided measurement algorithm are used, attitude angles, velocity and displacement are calculated through the combined measurement model of MEMS gyroscope, MEMS accelerometer and three axis magnetometer. Finally,  simulation experiments show that MEMS gyroscope/Magnetometer integrated attitude determination can achieve high accuracy then inertial unit. The research results provide an effective method for attitude measurement of high spin rate projectiles.   
    Keywords   integrated attitude determination  high spin rate projectiles  MEMS gyroscope   MEMS accelerometer   magnetometer   

    目次

    1绪论.1

    1.1课题背景及意义.1

    1.2国内外研究现状.2

    1.2.1惯性姿态测量技术.2

    1.2.2地磁测姿技术.3

    1.2.3GPS/INS组合导航技术5

    1.3本设计主要内容.6

    2惯性导航技术理论基础.8

    2.1惯性测量模型基本理论.8

    2.1.1MEMS陀螺仪的工作原理.8

    2.1.2MEMS加速度计的工作原理.9

    2.2MEMS陀螺仪测姿原理.11

    2.3MEMS加速度计测量原理.13

    2.3.1坐标系转化13

    2.3.2加速计测量值坐标转换15

    2.4本章小结16

    3地磁探测技术理论基础18

    3.1地磁场基本理论18

    3.1.1地磁场的基本特点18

    3.1.2地磁场坐标系19

    3.1.3常用的地磁场模型21

    3.2三轴磁强计基本原理24

    3.3磁强计测姿原理26

    3.4本章小结28

    4MEMS惯性/磁强计组合测量仿真系统设计.29

    4.1测量仿真系统原理29

    4.2MEMS陀螺仪仿真模块.29

    4.2.1固定零偏30

    4.2.2交叉耦合30

    4.2.3测量噪声30

    4.3MEMS加速度计仿真模块.30

    4.3.1固定零偏31

    4.3.2交叉耦合31

    4.3.3测量噪声31

    4.3.4安装位置影响32

    4.4三轴磁强计仿真模块32

    4.4.1固定零偏32

    4.4.2测量噪声33

    4.5本章小结33

    5MEMS惯性/磁强计组合测量算法仿真设计.34

    5.1惯性导航测量算法设计34

    5.1.1惯性导航测量算法功能34

    5.1.2惯性导航测量算法解算结果35

    5.2地磁辅助测量算法设计46

    5.2.1组合测量算法原理46

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