文档介绍：摘要惯性器件具有成本低、体积小、功耗低、抗冲击能力强等优点。是一类非常适于构建微型捷联惯性导航系统的惯性传感器,随着器件性能的不断提高,其应用领域不断扩大。鉴于惯性器件广阔的应用领域和精度的不断提升,对于惯性传感器的研究已经成为各国研究的热点。论文依托实验室科研项目对具体型号的惯性器件数据采集系统和误差分析进行研究,为惯性器件在惯性系统中的进一步应用奠定基础。分析了惯性器件的工作原理,惯性器件主要由陀螺仪跟惯性器件加速度计组成,分别用来测量载体的角度跟角加速度信息,通过坐标变换矩阵获得被测运动载体的姿态信息。主要研究了陀螺仪和加速度计力学原理,给出了陀螺仪跟加速度计的误差模型,分析了影响惯性器件的主要误差项。论文通过单片机、机和惯性器件三者之间的通信实现惯性器件的数据采集系统。设计了テ咝云骷耐ㄐ诺缏钒澹机中应用甇实现了数据采集界面,给出程序流程图以及主要程序在研究了讲罾砺鄣幕∩希A颂岣呤莸睦眯史治隽私叠是讲睿⒂τ媒坏紸方差原理分析了陀螺仪中的量化噪声、角度随机游走、速率随机游走、零偏不稳定性和速率斜坡五项主要随机误差。并根据采集到的帷轴及岬腗勇菀鞘萁蠥方差辨识试验,估计出陀螺仪五项随机误差系数值,给出了各随机误差对应关键词:;籄方差:随机误差源代码。的族时间。哈尔滨工程大学硕士学位论文
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第滦髀课题的背景及意义惯性器件是姿态测量的常用器件,其包括测量线运动信息的加速度计和测量角运动信息的陀螺仪。由于惯性器件自身的应用特点,使它的出现与发展一直与军事应用紧密相连,传统惯性器件一直是多种战略级武器中的重要部件,但由于成本的限制而无法满足许多战术级武器的使用需要。此外,微型、低成本、自主式武器是未来战场的重要力量,但由于惯性器件特别是陀螺仪的结构复杂,成本高,限制了惯性器件应用领域的扩大。传统的机械陀螺仪内部装有高速转动的转子,这一转动部件的存在,大大增加了传感器的体积、结构复杂度和成本,只在有战略级精度要求的平台式惯性导航系统中才被使用,因此传统惯性器件无论从尺寸还是成本上,都不能满足微型武器近年来,随着半导体技术集成电路微细加工技术的迅速发展,使得咝云骷玫娇焖俜⒄梗琈惯性器件主要包括陀螺仪和加速度计,具有体积小,抗冲击,可靠性高,寿命长,成本低等特点,是一类非常适于构建微型捷联惯性导航系统的惯性传感器,使得微型、自主式武器的实现成为了可能。这引起了世界上许多国家的高度重视,与之相关的众多科研机构都相继在惯性器件及其系统应用上投入巨大的研究力度。各国已经取得的研究成果表明,随着器件精度的不断提高,惯性技术必将在未来的军用及民用的相关领域中发挥越来越重要的作用¨’。鉴于惯性器件广阔的应用领域和精度的不断提升,对于惯性传感器的研究已经成为各国研究的热点。本论文依托实验室科研项目对某型号惯性器件进行研究,分析了惯性器件工作特点,完成了数据采集软、硬件设计。在此基础上对惯性器件的主要随机误差进行了研究,对惯性器件在惯性系统中的应用有着现实意义。的应用要求。.甅哈尔滨檀笱妒垦宦畚
窝惯性器件的发展现状其质量有可能降到∥。世界上许多著名的惯性技术研究机构都在开展惯性器件及其系统的研究,其中主要有美国的实验室、实验室、尽麻省理工学院以及英国的疽约凹幽么蟆⒌鹿⑷鸬洹⒑ü⑷毡镜芯片制造公司和高等院校。在他们的推动下,惯性传感器在近些年得到了快速的发展,市场中出现了多种性能稳定的力【俣燃撇罚勇而如今的陀螺仪精度已经提高了几个数量级,国外精度最高的陀螺仪的漂移小于#痎,达到了战术级精度惯性系统的应用标准。表给出了不同应用领域对陀螺仪精度的要求。表陀螺精度与其应用领域的关系微加速度计和微机械陀螺的迅猛发展也带动了微机械惯性测量单元的不断进步。采用微机械惯性器件可使装置的重量大大减轻,例如,年美国的“先进中程空空导弹”系统闹柿课ぜ频辈捎贸墒斓腗保美国在微机械惯性器件的研究处于世界领先地位。美国国防部将技术列为国防部的关键技术,美国国防高级研究计划局心资助开发军用的经费每年达万美元以上。德雷柏实验室仪的精度也提高很快闭。上世纪九十年代初时陀螺仪的精度仅有/从年开始研制微机械振动陀螺仪,已封哈尔滨工程大学硕士学位论文性能级别消费级战术级惯性级偏差漂移#随机游走标度因子精度注:嘎砍~~.—旬..一
装实验个不同型号的微机械振动陀螺仪,经受了加速度为某寤和离心试验。其中年此实验室和共同研制的框架驱动式硅微角振动陀螺仪尺寸在癿以内,漂移率为痟。年与罗克韦尔公司合作研制的单晶硅音叉式线振动陀螺仪尺寸为:度因子为~/痵,非线性小于%,在带宽条件下,偏置稳定性预期达/,分辨率达/旮檬笛槭矣盅兄瞥稣穸质酵螺仪,利用角振动进行驱动,使实现驱动轴和检测轴谐振