基于MEMS陀螺仪姿态检测系统研制

【摘要】近几年来，微机械系统(microelectromechaniealsystem)技术日臻成熟，在各大领域越发重要。微惯性敏感元器件具有体积小、功耗低、响应快、重量轻、成本低、可靠性高、灵敏度高、安全性好等优点。本论文姿态检测系统利用STM32处理器实时采集、执行和处理来自微惯性单元的数据，以三轴加速度计、三轴陀螺仪的组合作为微惯性测量单元，再根据姿态解算算法对其进行多传感器数据融合，从而实时解算出当前载体姿态信息。本文起首剖析了MEMS的国内外应用研究和发展现状，简明扼要的介绍了MEMS的未来发展趋势，概述了基于MEMS陀螺仪姿态检测系统的设计原理。阐述了基于MEMS陀螺仪的姿态检测系统的静态设计理论和动态姿态更新理论，并从传统的陀螺仪理论入手，论述了科里奥式力，再从基本的惯性坐标系理论入手，详细推导姿态矩阵理论方法、姿态计算方法以及姿态更新理论与解算。本文设计了一个基于MPU6050三轴陀螺仪，三轴加速计为测量单元，STM32微处理器为姿态解算核心的研究实验平台。由于三轴陀螺仪和加速计中存在误差，通过传感器数据融合进行姿态解算得到的数据也会伴随噪声并出现漂移现象，结合卡尔曼滤波对姿态解算数据中出现的噪声和漂移进行预估和校正，提高漂移数据的精度。创造性的提出了一种基于欧拉角的多数据融合姿态更新算法并通过Matlab进行验证。论文最后对全文进行总结，对未来的工作任务进行展望。
【作者】吴冬冬；
【导师】俞高红；胡旭晓；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械设计与理论，2014，硕士
【关键词】MEMS技术；姿态解算；检测平台；Kalman滤波；

【参考文献】
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