旋转载体用IMU的高精度方案与消噪方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术具有量程宽、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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高性能微小型惯性仪表方案及设计UKF卡尔曼滤波对MEMS陀螺的随机漂移的补偿实现对旋转弹的飞行姿态、位置和速度的精确测量。属于导航与制导领域。
技术介绍
以陀螺仪和加速度计组合的惯性仪表，是用来自主测量载体运动加速度和姿态信 息，经过运算求出载体即时速度、位置和角速度、角位置，使武器系统实现精确打击的关键部件。国内外陆军弹药中普遍采用旋转弹体制，其最大的优点是采用高速旋转保持其飞行稳定性，减小由于气动外形的不对称、质量偏心等引起的落点误差。小到枪的子弾，大到远程火箭均为旋转弾。传统无控弹药最大的缺点在于其落点散布比较大，射击准确度和射弹密集度都比较差，难以实现精确的杀伤效果。所以，常规火箭、炮弹需要引入轨迹控制技木，这样，既能发挥旋转弹火力密集、机动性好的优点，又能有效解决其精确度不足的缺点，目前已成为国内外的普遍发展趋势。旋转弹增加轨迹控制，首先是要增加惯性测量装置，以实现对旋转弹飞行姿态的測量，再由控制系统根据測量结果对其弹道进行修正。鉴于旋转弹内部安装空间有限，旋转弹用惯性測量装置只能用小型化的惯性组合。但是由于旋转弹存在一个高达lOr/s以上绕弹体纵轴的转速，本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏中，李擎，吴小文，除佳，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：