旋转载体用IMU的高精度方案与消噪方法

摘要

本发明涉及旋转载体用的惯性组合(IMU)，它主要设计了高性能微小型惯性仪表方案(主要由四个MEMS陀螺构成三组正交陀螺、三个正交的石英数字加速度计、结构本体、二次电源、信号处理及通讯接口等部分组成)，设计了UKF卡尔曼滤波对MEMS陀螺的随机漂移误差进行有效补偿。本发明具有量程宽、体积小、高动态、重量轻的特点，适用于可以实时测量高速旋转弹体飞行过程中的飞行姿态，适用于远程火箭弹，中、短程末制导弹药、地面武器姿态稳定系统、航弹飞行控制系统以及无人机航姿系统，位置和速度。还可应用于核潜艇捷联定位组合、环境的摇摆和倾斜的测量系统、各种车辆和轮船的惯性运动记录系统等。

主权项

旋转载体用的惯性组合(IMU)精确测量弹体飞行过程中的飞行姿态、位置和速度，包括以下步骤：第一步，在载体高速旋转的情况下，设计高性能微小型惯性仪表方案既四个MEMS陀螺(其中主轴两个)和三个高动态加速度计及温度传感器输出信号，信号调理电路对信号的零偏，耦合进行调理，以及对信号进行放大等。第二步，设置采样频率，采用16位A/D对调理过的信号进行采集。第三步，利用主控计算机(ARM)对信号进行处理，包括设计UKF算法对MEMS陀螺随机漂移误差的补偿(包括温度补偿)，以及补偿温度引起的加速度计测量的误差等，处理后的数据为旋转弹的真实飞行姿态、位置和速度。第四步，输出旋转弹的真实飞行姿态、位置和速度。