| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-15页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第10-11页 |
| 1.2 微型姿态估计系统研究与发展现状 | 第11-13页 |
| 1.2.1 微型姿态估计系统发展现状 | 第11页 |
| 1.2.2 微型姿态估计系统研究现状 | 第11-13页 |
| 1.3 论文主要研究内容以及章节安排 | 第13-15页 |
| 1.3.1 主要研究内容 | 第13页 |
| 1.3.2 论文结构 | 第13-15页 |
| 第2章 姿态估计理论研究 | 第15-35页 |
| 2.1 引言 | 第15页 |
| 2.2 惯性导航原理中的常见概念 | 第15-17页 |
| 2.2.1 常用坐标系 | 第15-16页 |
| 2.2.2 坐标变换阵 | 第16-17页 |
| 2.3 捷联惯性导航系统结构 | 第17页 |
| 2.4 姿态更新计算方法简介 | 第17-18页 |
| 2.5 四元数方法的姿态计算概述 | 第18-27页 |
| 2.5.1 四元数简介 | 第18页 |
| 2.5.2 四元数的表示方法 | 第18-19页 |
| 2.5.3 四元数的运算 | 第19-20页 |
| 2.5.4 坐标系旋转过程分析 | 第20-22页 |
| 2.5.5 坐标系旋转的四元数表示 | 第22-23页 |
| 2.5.6 四元数和姿态的关系 | 第23-27页 |
| 2.6 比力方程 | 第27-28页 |
| 2.7 姿态解算结果与其他数据融合算法研究 | 第28-34页 |
| 2.7.1 互补滤波器 | 第28-29页 |
| 2.7.2 卡尔曼滤波器简介 | 第29-30页 |
| 2.7.3 四元数卡尔曼滤波器简介 | 第30-34页 |
| 2.8 本章小结 | 第34-35页 |
| 第3章 硬件设计与实现 | 第35-54页 |
| 3.1 引言 | 第35-36页 |
| 3.2 传感器选型 | 第36-40页 |
| 3.2.1 MEMS陀螺仪 | 第36-38页 |
| 3.2.2 MEMS加速度计 | 第38-39页 |
| 3.2.3 MEMS气压计 | 第39-40页 |
| 3.3 微控制器选型 | 第40-41页 |
| 3.4 硬件电路原理图设计 | 第41-49页 |
| 3.4.1 接口设计 | 第41-44页 |
| 3.4.2 电源设计 | 第44-45页 |
| 3.4.3 MEMS电路设计 | 第45-47页 |
| 3.4.4 MCU电路设计 | 第47-49页 |
| 3.5 PCB设计 | 第49-53页 |
| 3.5.1 PCB参数 | 第49-50页 |
| 3.5.2 层叠结构设计 | 第50页 |
| 3.5.3 信号完整性 | 第50-51页 |
| 3.5.4 布局设计 | 第51-52页 |
| 3.5.5 平面划分 | 第52页 |
| 3.5.6 PCB装配与调试 | 第52-53页 |
| 3.6 本章小结 | 第53-54页 |
| 第4章 软件设计与实现 | 第54-72页 |
| 4.1 开发环境构建 | 第54-56页 |
| 4.1.1 KDS集成开发环境 | 第54-55页 |
| 4.1.2 Processor Expert软件简介 | 第55-56页 |
| 4.2 软件构架设计 | 第56页 |
| 4.3 硬件抽象层 | 第56-62页 |
| 4.3.1 陀螺仪底层驱动 | 第57-58页 |
| 4.3.2 加速度计底层驱动 | 第58-59页 |
| 4.3.3 气压计/温度传感器底层驱动 | 第59-60页 |
| 4.3.4 指示灯底层驱动 | 第60-61页 |
| 4.3.5 电源电压检测底层驱动 | 第61页 |
| 4.3.6 服务接口底层驱动 | 第61页 |
| 4.3.7 实时终端驱动 | 第61-62页 |
| 4.4 系统资源管理 | 第62-64页 |
| 4.4.1 任务状态机轮询机制 | 第63页 |
| 4.4.2 事件驱动机制 | 第63-64页 |
| 4.4.3 中断管理 | 第64页 |
| 4.5 功能模块层 | 第64-69页 |
| 4.5.1 陀螺仪 | 第64-65页 |
| 4.5.2 加速度计 | 第65-67页 |
| 4.5.3 气压计/温度传感器 | 第67-68页 |
| 4.5.4 指示灯 | 第68-69页 |
| 4.5.5 电源电压检测 | 第69页 |
| 4.6 应用程序层 | 第69-71页 |
| 4.6.1 矩阵计算功能实现 | 第69页 |
| 4.6.2 姿态解算算法实现 | 第69-71页 |
| 4.6.3 数据融合算法实现 | 第71页 |
| 4.7 本章小结 | 第71-72页 |
| 第5章 系统测试 | 第72-78页 |
| 5.1 测试平台的搭建 | 第72-74页 |
| 5.2 短期静态性能测试 | 第74-75页 |
| 5.3 长期静态性能测试 | 第75-76页 |
| 5.4 动态性能测试 | 第76-77页 |
| 5.5 本章小结 | 第77-78页 |
| 结论 | 第78-80页 |
| 参考文献 | 第80-83页 |
| 致谢 | 第83-84页 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 | 第84页 |