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《高精度mems陀螺儀的濾波算法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、電子科技電子科技大學UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA碩士學位論文MASTERTHESIS（電子科技大學圖標）論文題目高精度MEMS陀螺儀的濾波算法研究學科專業(yè)機械電子工程學號201121080217作者姓名段棟棟指導教師駱徳淵教授萬方數(shù)據(jù)分類號密級注1UDC學位論文高精度MEMS陀螺儀的濾波算法研究（題名和副題名）段棟棟（作者姓名）指導教師駱徳淵教授電子科技大學成都（姓名、職稱、單位名稱）申請學位級別碩士學科專業(yè)機械電子工程提交論文日期2014.10論文答辯日期2014.11學位授予單位
2、和日期電子科技大學2014.12答辯委員會主席評閱人注1：注明《國際十進分類法UDC》的類號。萬方數(shù)據(jù)RESEARCHOFHIGH-PRECISIONFILTERINGALGORITHMFORMEMSGYROSCOPEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MechatronicsEngineeringAuthor:DongdongDuanAdvisor:DeyuanLuoSchool:SchoolofMechatronicsEngin
3、eering萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。作者簽名：日期：年月日論文使用授權本學位論文作者完全了解電子科技大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權電子科技大學可以將學位論文的全部或
4、部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后應遵守此規(guī)定）作者簽名：導師簽名：日期：年月日萬方數(shù)據(jù)摘要摘要隨著慣性導航技術的快速發(fā)展，MEMS陀螺儀的應用也日益廣泛起來。如何提高MEMS陀螺儀輸出數(shù)據(jù)的精度，已成為國內(nèi)外專家學者研究的熱點問題。針對這一問題，本文在基于信號采集系統(tǒng)的基礎上，采集了陀螺儀輸出的原始數(shù)據(jù)，并對其進行了誤差分析，然后基于時間序列分析方法建立了陀螺儀隨機漂移的數(shù)學模型。最后，應用不同的濾波技術對陀螺儀的零點漂移與動態(tài)誤差進行了研究與仿真分析，從而確定了最終的信號處
5、理方法。首先，本文介紹了信號采集系統(tǒng)的基本原理，并進一步分析了其硬件結(jié)構與軟件組成，然后設計了一種以STM32為核心控制器的信號采集系統(tǒng)。接著對MEMS陀螺儀的工作原理作了詳細說明，同時分析了其零點調(diào)整機制。另外，確定了陀螺儀原始信號的采樣頻率，并采集了陀螺儀的原始輸出數(shù)據(jù)，接著在MATLAB環(huán)境下采用Allan方差分析法對其誤差項進行了辨識，并確定了其各誤差項的系數(shù)。其次，本文在深入理解平穩(wěn)隨機過程統(tǒng)計特性的基礎上，對陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)進行了必要的預處理，并確定用時間序列分析法建立陀螺儀隨機漂移的誤差模型，同時確定了模型定階以及參數(shù)估計的方法。然后，本
6、文分析了傳統(tǒng)卡爾曼濾波器與二階低通濾波器的設計思想、工作原理以及數(shù)學模型，接著對陀螺儀輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性進行了檢驗，并經(jīng)過實驗確定了其誤差模型的階數(shù)與參數(shù)，最終以AR(1)模型作為其誤差模型。最后分別使用卡爾曼濾波器與二階低通濾波器在MATLAB環(huán)境下對陀螺儀的靜態(tài)數(shù)據(jù)進行了仿真分析，通過分析比較濾波結(jié)果，確定用傳統(tǒng)的卡爾曼濾波器穩(wěn)定零點。最后，本文分析了帶有確定性輸入項的卡爾曼濾波器的工作原理與數(shù)學模型，接著用二階低通濾波器處理陀螺儀的動態(tài)數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然可以在一定程度上減輕誤差，但是存在著濾波滯后的問題，因此本文設計了一種新的算法，即擴
7、展的卡爾曼濾波器與二階低通濾波器融合的算法，通過對二階濾波的結(jié)果進行差分，然后把差分結(jié)果作為卡爾曼濾波器的確定性輸入，實驗結(jié)果表明：該算法可以很好的處理陀螺儀的動態(tài)誤差。關鍵詞：MEMS陀螺儀，信號處理，卡爾曼濾波，二階低通濾波I萬方數(shù)據(jù)ABSTRACTABSTRACTWiththefastdevelopmentofinertialnavigationtechnology,MEMSgyroscopeapplicationsareincreasinglywidespread.TheissueofhowtoimprovetheprecisionofMEMS
8、gyrohasbecomeahotresearchscholarsathomeandabroa
