| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 注释表 | 第13-14页 |
| 缩略词 | 第14-15页 |
| 第一章 绪论 | 第15-23页 |
| 1.1 论文研究背景及意义 | 第15-17页 |
| 1.2 国内外研究现状和发展趋势 | 第17-21页 |
| 1.2.1 MEMS惯性传感器 | 第17-18页 |
| 1.2.2 GPS/SINS组合导航系统 | 第18-20页 |
| 1.2.3 航姿系统算法 | 第20-21页 |
| 1.3 论文研究的关键问题 | 第21-22页 |
| 1.4 论文的章节安排 | 第22-23页 |
| 第二章 航姿参考系统基础原理 | 第23-35页 |
| 2.1 引言 | 第23页 |
| 2.2 常用的坐标系定义及其转换 | 第23-27页 |
| 2.2.1 常用坐标系的定义 | 第23-25页 |
| 2.2.2 常用坐标系间的转换 | 第25-27页 |
| 2.3 常见的姿态描述方法 | 第27-31页 |
| 2.3.1 欧拉角法 | 第27-28页 |
| 2.3.2 方向余弦法 | 第28-29页 |
| 2.3.3 四元数法 | 第29-31页 |
| 2.4 姿态解算基本算法 | 第31-34页 |
| 2.4.1 基于角速率陀螺的姿态解算 | 第31-32页 |
| 2.4.2 基于加速度计/磁力计的姿态解算 | 第32-34页 |
| 2.5 本章小结 | 第34-35页 |
| 第三章 MEMS惯性传感器误差标定与补偿 | 第35-47页 |
| 3.1 引言 | 第35页 |
| 3.2 加速度计确定性误差标定 | 第35-37页 |
| 3.3 磁力计确定性误差标定 | 第37-39页 |
| 3.4 陀螺仪确定性误差标定 | 第39-41页 |
| 3.5 三轴陀螺仪随机误差滤波 | 第41-46页 |
| 3.5.1 陀螺仪随机误差建模 | 第42-43页 |
| 3.5.2 Kalman滤波器设计 | 第43-46页 |
| 3.6 本章小结 | 第46-47页 |
| 第四章 基于梯度下降法的四元数互补滤波融合算法 | 第47-63页 |
| 4.1 引言 | 第47页 |
| 4.2 基于梯度下降法的四元数互补滤波融合算法总体结构 | 第47-48页 |
| 4.3 基于GPS导出加速度的加速度计补偿 | 第48-54页 |
| 4.3.1 基于MEMS加速度计/磁力计的姿态导出的缺陷 | 第48-49页 |
| 4.3.2 GPS测速方法及误差分析 | 第49-50页 |
| 4.3.3 基于Kalman滤波的运动加速度确定 | 第50-52页 |
| 4.3.4 GPS导出运动加速度的动态实验 | 第52-53页 |
| 4.3.5 GPS导出运动加速度对加速度计的补偿 | 第53-54页 |
| 4.4 基于梯度下降算法的互补滤波器设计 | 第54-56页 |
| 4.4.1 互补滤波原理及稳定性证明 | 第54-55页 |
| 4.4.2 基于梯度下降算法的四元数最优估计 | 第55-56页 |
| 4.4.3 四元数互补滤波器设计 | 第56页 |
| 4.5 互补滤波器的误差补偿 | 第56-57页 |
| 4.5.1 陀螺仪零偏误差补偿 | 第56-57页 |
| 4.5.2 地磁场扭曲补偿 | 第57页 |
| 4.6 互补滤波器的参数调整规则 | 第57-58页 |
| 4.7 仿真验证 | 第58-62页 |
| 4.7.1 无人机解算模型构建 | 第58-60页 |
| 4.7.2 仿真实验及分析 | 第60-62页 |
| 4.8 本章小结 | 第62-63页 |
| 第五章 航姿最小系统硬件平台选型与设计 | 第63-73页 |
| 5.1 引言 | 第63页 |
| 5.2 航姿参考系统的器件选型 | 第63-67页 |
| 5.2.1 系统硬件总体性能需求 | 第63-64页 |
| 5.2.2 微处理器 | 第64页 |
| 5.2.3 微惯性传感器 | 第64-66页 |
| 5.2.4 GPS接收设备 | 第66-67页 |
| 5.3 基于ARM的硬件平台总体结构 | 第67页 |
| 5.4 航姿参考最小系统的硬件设计 | 第67-72页 |
| 5.4.1 电源电路 | 第68页 |
| 5.4.2 串行通信接口电路 | 第68-69页 |
| 5.4.3 惯导单元接口电路 | 第69-70页 |
| 5.4.4 调试接口电路 | 第70页 |
| 5.4.5 存储扩展电路 | 第70-71页 |
| 5.4.6 电路可靠性设计 | 第71-72页 |
| 5.5 本章小结 | 第72-73页 |
| 第六章 航姿系统软件平台搭建与实物验证 | 第73-89页 |
| 6.1 引言 | 第73页 |
| 6.2 系统软件平台及开发流程 | 第73-75页 |
| 6.2.1 软件开发环境的构建 | 第73-75页 |
| 6.2.2 基于ADS的嵌入式软件设计思路 | 第75页 |
| 6.3 航姿参考系统的功能模块设计 | 第75-85页 |
| 6.3.1 传感器数据采集模块 | 第76-78页 |
| 6.3.2 GPS数据采集模块 | 第78-79页 |
| 6.3.3 初始对准和正交补偿模块 | 第79-80页 |
| 6.3.4 姿态滤波解算模块 | 第80-81页 |
| 6.3.5 串行通信模块 | 第81-84页 |
| 6.3.6 定时中断服务模块 | 第84-85页 |
| 6.4 航姿参考系统实物验证 | 第85-88页 |
| 6.4.1 系统实物验证方案 | 第85-86页 |
| 6.4.2 静态试验 | 第86页 |
| 6.4.3 转动试验 | 第86-87页 |
| 6.4.4 跑车试验 | 第87-88页 |
| 6.5 本章小结 | 第88-89页 |
| 第七章 总结与展望 | 第89-91页 |
| 7.1 论文工作总结 | 第89-90页 |
| 7.2 后续工作展望 | 第90-91页 |
| 参考文献 | 第91-96页 |
| 致谢 | 第96-97页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第97页 |