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随着捷联惯性导航系统在军用以及民用应用领域的不断开拓,嵌入式、模块化、高集成的低成本微型捷联惯性导航系统的需求日趋增加。另外在传感器技术以及半导体技术的不断推动下,微型机电系统(MEMS)惯性传感器也有了新的突破。因此对基于MEMS低成本微型捷联惯性导航系统的研究是顺势而为,本文对基于MEMS低成本微型捷联惯性系统的几个关键技术进行了研究,并根据研究的结果进行了方案设计。本文具体内容如下:首先,对MIMU进行了误差源分析,建立MIMU数学模型表达式。通过MIMU标定实验确定了MIMU确定性误差系数并进行了补偿。再是分析了MEMS惯性器件的随机误差源,对常用建模方法进行研究,采用Allan方差方法分离出MEMS陀螺仪的五种随机噪声,定量计算出MIMU各轴随机噪声系数,并采用时间序列分析对MEMS陀螺仪的随机噪声进行分析,建立了ARMA(2.1)模型,而且基于该模型完成卡尔曼滤波器设计,分析滤波前后数据特性确定卡尔曼滤波的有效性和正确性。其次,通过对姿态解算的四元数法和等效旋转矢量法数学推导的研究,明确了两种算法的优缺点,并总结了两种算法的实现步骤;另外在研究传统捷联惯性导航系统速度位置解算算法的基础上,给出了划船效应下优化算法的另一种证明方法;并且通过分析圆锥误差来源的几何原理,在研究传统圆锥误差补偿的基础上,提出了一种基于角速率的改进圆锥误差补偿算法结构,并进行了数学推导求解出了圆锥误差补偿系数表达式,通过理论分析以及数学仿真验证了新改进算法的有效性。最后,根据已完成的几项技术研究,提出了一种具有嵌入式、模块化、多功能特点的基于MEMS低成本微型捷联惯性导航系统方案设计,该设计以多核DSP TMS320C6678为核心处理单元、以六轴惯性测量单元MPU6050为主要惯性传感器。通过对捷联惯性系统硬件组成结构以及系统功能需求的分析,提出了方案中主要芯片的选型原则,给出了方案中DSP中央处理单元以及MEMS惯性测量单元的主要电路原理图,并对方案中软件系统的初始化作了具体介绍以及实现过程;在完成方案设计的基础上,通过捷联惯性系统静态和动态实验验证了方案设计的可行性以及理论研究的正确性。