【摘 要】
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惯性导航由于其自主性被广泛应用于海陆空领域。近年来,随着机电系统技术的发展与不断进步,MEMS惯性器件也得到快速发展,故其稳定性与精确性得到很大的提高,基于MEMS的惯性导
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惯性导航由于其自主性被广泛应用于海陆空领域。近年来,随着机电系统技术的发展与不断进步,MEMS惯性器件也得到快速发展,故其稳定性与精确性得到很大的提高,基于MEMS的惯性导航系统也被广泛应用于海洋技术领域。水下惯性导航技术是海洋技术领域的重要分支,它不但能够获得水下装备的导航信息,而且对于水下装备的安全作业及返回具有重要作用。本文针对海洋应用环境,设计了一种基于MEMS的水下惯性导航系统。该系统的整体架构是由三轴陀螺仪和三轴加速度计构成惯性测量单元,并由三轴磁力计对其构成组合惯导。本文选择STM32F303VCT6作为主控处理器,选择L3GD20作为三轴MEMS陀螺仪,选择LSM303DLHC作为三轴MEMS加速度计与三轴磁力计,并对整体电路进行了小体积、低功耗设计。本文针对惯性导航系统的捷联式导航原理,基于卡尔曼滤波的数据融合算法,实现了对姿态数据的实时解算,基于速度旋转效应与速度划桨效应的补偿算法,实现了速度与位置的实时解算,并基于STM32的嵌入式软件予以实现。本文对所设计的系统进行了三轴无磁旋转平台上的试验,主要对姿态的静态与动态性能进行了测试,结果表明,姿态与位置的静态特性已超过市场同类产品性能,动态性能测试结果基本满足系统设计要求。本文采用C#软件对系统姿态进行了上位机端的3D显示,用于直观演示系统的实时姿态测量。结论表明,本文所设计的系统对低成本水下装备的惯性导航具有一定的参考意义。
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