键技术在于元器件误差特性分析、结构一体化设计、软件设计、MIMU 的集成与
标定以及动态初始对准技术研究这几个方面[23]
。   本科毕业设计说明书(论文)  第9 页  共37 页
1.3  课题的主要研究内容
  一般来说一个 MIMU 导航系统包括 MIMU,解算模块以及上位机软件。本
文主要解决的是 MIMU 部分的结构以及航姿软件的设计。目标是在结合国内外
该方向的相关资料之后,设计出一个可靠性高功能好价格低的 MIMU,并编写出
易操作的载体空间姿态 3D模拟显示软件。最后接收姿态测量信息,验证载体空
间姿态显示软件的功能和性能。
  本文的主要内容安排如下:
  第一章:介绍本课题的研究目的与意义,交代相关技术的国内外发展现状以
及发展方向。明确本文的研究内容,给出内容安排。
  第二章: 首先介绍MIMU的工作原理,主要是介绍MEMS加速度计和MEMS
陀螺仪的工作原理。再给出两种 MIMU 的结构设计方案,分别为折叠式金字塔
形结构和优尔面体形结构,并对后者进行有限元分析。
  第三章:设计一个航姿软件,首先给出相关软件的介绍,再给出大概的设计
方案,最后详细介绍每一个部分的具体实现。
  第四章:验证航姿软件的准确性与可操作性。
  第五章:总结本文得出的成果并给出进一步完善的建议。   本科毕业设计说明书(论文)  第10 页  共37 页
2  惯性测姿原理和 MIMU 结构设计
  一个MEMS惯性导航系统包括MIMU、信号变换处理电路、嵌入式计算机及
相应的导航软件。MIMU负责提供载体的位置、速度和姿态信息,处理电路负责
调理信号,计算机负责解算出姿态角,导航软件则面向客户,显示可读的载体信
息。本文中结合自身所学专业, 我们只研究这个系统的始端与终端,也就是MIMU
以及姿态显示软件的设计。MIMU的结构决定了传感器能否被稳定地固定在需要
测量的载体上,同时也决定了载体姿态角信息的初始值,这些都对载体航行时测
量的数据产生很大的影响。因此一个合理的MIMU结构是航姿系统精度的保证。
图2.1 MEMS惯性导航系统示意图
2.1  惯性姿态测量原理
坐标系统定义了测量的基准点,以下阐述了惯性导航系统中常用的四种坐标
系及其相互转换关系,同时也交代了我们将在第三章中所要用到的姿态角概念。  
(1) 惯性坐标系(i系)。i系是指满足牛顿第一运动定律的坐标系,由于在宇
宙中几乎找不到一个绝对不受力或所受合外力为零的物体,所以i系是一种理想
参考系,严格的i系构建也非常困难[24]
,在实际应用中常采用近似惯性参考系。
其原点在地球质心,Z轴为地球自转轴方向,X轴在平均赤道平面内指向春分点,
Y轴垂直于Z轴和X轴,并形成右手坐标系,如图2.2所示。i系是惯性导航系统
(Inertial Navigation System, INS)导航计算的基本坐标系,但由于不直观,在最终
的导航计算和导航参数表达上较少使用。   本科毕业设计说明书(论文)  第11 页  共37 页
 
图2.2 惯性坐标系i
(2) 地球坐标系(e系)。e系也称地固坐标系(ECEF系),其原点在地球质心,Z
轴为地球自转轴方向, X在平均赤道面内指向零度子午线, Y轴垂直于Z轴和X轴,
并形成右手坐标系。由于计算方便,e系在导航、测绘等领域经常被采用。e系相
对于i系的旋转角速度向量表达式如式(2-1)所示。
上一篇:汽车供应商管理体系分析与设计+文献综述
下一篇:喷漆机器人设计小臂系统设计+文献综述

PLZT光驱动微位移伺服系统的设计及控制

高速公路沥青路面施工机...

高压大功率变频器的研制及應用【2159字】

食品机械设备选型原则及方法【2232字】

雷电對施工机械的危害及预防【1927字】

选矿机械的现状及发展趋势【2141字】

试论先进机械制造技术的...

国内外图像分割技术研究现状

C#学校科研管理系统的设计

志愿者活动的调查问卷表

承德市事业单位档案管理...

公寓空调设计任务书

医院财务风险因素分析及管理措施【2367字】

神经外科重症监护病房患...

10万元能开儿童乐园吗,我...

AT89C52单片机的超声波测距...

中国学术生态细节考察《...