MATLAB飞行器航姿参考系统设计(2)
1.2 航姿参考系统的组成
惯性导航系统的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。惯性导航系统通常由惯性测量单元IMU、导航计算机、控制显示装置等组成，其中惯性测量单元非常重要，它的精度决定了整个导航系统的精度。惯性测量单元包括3个加速度计和3个单自由度陀螺仪，前者用来测量载体沿导航坐标系三个轴向的线加速度，后者用来测量载体绕三个轴的转动以构成一个物理平台或“数学平台”。
随着微米/纳米技术的迅速发展，微机电系统(MEMS)脱颖而出。它是在微电子技术基础上发展起来的一门新兴技术。MEMS是以硅半导体为加工对象，采用尖端的微米/纳米技术，采取专用集成电路制造技术加工出的外形尺寸在毫米级，元件尺寸在微米级的具有驱动、控制和信号处理功能的微型机电装置，具有微型化、机械电气性能优良、可批量生产、成本低、集成度高和多学科交叉等特点。MEMS技术与惯性技术的结合，引来了惯性技术的一次巨大变革，出现了微型惯性传感器。微型惯性传感器包括微型陀螺仪和微型加速度计。航姿系统首先定时采集三轴微陀螺仪、三轴微加速度计以及三轴磁阻传感器的信号，分别得到三文空间中角速度分量、加速度分量以及地磁场分量，传感器组输出的模拟量直接传输到DSP上，并经过ADC模块转换成数字量，送入微处理器；微处理器接收传感器信号后，将其进行信号处理，并进行姿态矩阵计算、航向姿态的解算，同时还进行卡尔曼滤波、磁航向误差补偿等，最终得到稳定的航向姿态角，并将它们从串口实时输出到PC机显示。
1.3 国内外MEMS发展概况
1.3.1 国外MEMS发展概况
1.3.2 国内MEMS发展概况
1.4 姿态参考系统的应用前景
1) 可用于驾培领域，驾驶员培训可以通过驾驶培训对车子的速度、加速度有一个数字化的认识。对车辆的动态性能进行检测，其动态性能包括线加速度，角速度以及横滚、俯仰和方位角来辅助评估汽车性能。
2) 可用于医用领域，应用手术刀在体内看不见的位置进行其姿态检测，进行定位和手术切除。
3) 可用于机器人领域，应用于机器人全身动态控制包括摆动角速度、移动位移等，以及机器人的平衡、稳定、安全、防御、机器人的检测和服务机器人等。
4) 可用于航空航天领域,其中无人直升机和无人飞行器的控制、导航、安全、稳定、在太空中摄像设备等。主要还是用于自动控制和操作。
5) 可用于人体测量，对真人全身姿态数据的采集并通过采集的数据传输到工程系统中进行必要的处理，再利用其采集到的数据进行建模生成计算机动画，能够应用于3D电影和模拟真实场景的游戏产业。
6) 可用于军事培训领域，包括运动员、战士、消防员和急救人员的培训，在虚拟环境中对于各部位进行跟踪，集成其他辅助设备(比如照相机)对培训人进行6自由度的运动跟踪。
7) 可用于各大民用工业领域，包括地下钻井和各种可燃，可爆管道内部的检测和平行两轮车等。
1.5 本课题的主要工作
本文的主要工作如下：
1）讲述了课题研究的目的和意义，概述了MEMS系统；
2）介绍了航姿参考系统和它主要组成部分，陀螺仪加速度计；
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