| 中文摘要 | 第3-4页 |
| 英文摘要 | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第9-15页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第9-10页 |
| 1.1.1 课题研究背景 | 第9-10页 |
| 1.1.2 课题研究意义 | 第10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-13页 |
| 1.2.1 组合导航研究现状 | 第10-12页 |
| 1.2.2 MEMS传感器研究现状 | 第12-13页 |
| 1.3 重点研究内容 | 第13-15页 |
| 2 导航系统基本原理 | 第15-23页 |
| 2.1 常用坐标系 | 第15页 |
| 2.2 坐标变换与姿态角确定 | 第15-18页 |
| 2.3 导航系统姿态解算基本算法 | 第18-21页 |
| 2.3.1 欧拉角法 | 第18-19页 |
| 2.3.2 方向余弦法 | 第19页 |
| 2.3.3 四元数法 | 第19-21页 |
| 2.4 本章小结 | 第21-23页 |
| 3 MEMS传感器原理及校准 | 第23-35页 |
| 3.1 MEMS传感器工作原理 | 第23-25页 |
| 3.1.1 MEMS加速度计工作原理 | 第23-24页 |
| 3.1.2 MEMS陀螺仪工作原理 | 第24-25页 |
| 3.1.3 MEMS磁力计工作原理 | 第25页 |
| 3.2 MEMS IMU误差分析及建模 | 第25-28页 |
| 3.2.1 IMU的零偏误差 | 第26页 |
| 3.2.2 IMU的线性度 | 第26页 |
| 3.2.3 IMU的安装误差 | 第26-27页 |
| 3.2.4 IMU误差建模 | 第27-28页 |
| 3.3 IMU误差标定及校准 | 第28-31页 |
| 3.3.1 加速度计误差标定 | 第28-29页 |
| 3.3.2 陀螺仪误差标定 | 第29-31页 |
| 3.4 磁力计误差模型及校准算法 | 第31-32页 |
| 3.5 传感器在线校准原理 | 第32-33页 |
| 3.6 本章小结 | 第33-35页 |
| 4 组合导航系统设计 | 第35-53页 |
| 4.1 组合导航系统方案设计 | 第35-38页 |
| 4.1.1 系统功能架构 | 第35-36页 |
| 4.1.2 STM32F407微处理器 | 第36页 |
| 4.1.3 MPU9250九轴传感器 | 第36-37页 |
| 4.1.4 存储单元 | 第37-38页 |
| 4.2 系统硬件方案硬件设计 | 第38-39页 |
| 4.2.1 STM32F407微控制器外接电路 | 第38-39页 |
| 4.2.2 STM32F407与MPU9250的连接 | 第39页 |
| 4.3 系统软件方案设计 | 第39-41页 |
| 4.3.1 获取传感器原始数据 | 第40页 |
| 4.3.2 数据存储模块设计 | 第40-41页 |
| 4.4 传感器校准系统 | 第41-51页 |
| 4.4.1 校准软件基本框架 | 第43-46页 |
| 4.4.2 各功能模块设置 | 第46-48页 |
| 4.4.3 误差参数计算 | 第48页 |
| 4.4.4 校准效果验证 | 第48-51页 |
| 4.5 本章小结 | 第51-53页 |
| 5 姿态解算算法研究 | 第53-69页 |
| 5.1 IMU滤波算法 | 第53-55页 |
| 5.1.1 常用数字滤波器 | 第53-54页 |
| 5.1.2 IIR低通滤波器 | 第54-55页 |
| 5.2 姿态解算滤波器 | 第55-63页 |
| 5.2.1 基于互补滤波的欧拉角解算 | 第55-58页 |
| 5.2.2 基于卡尔曼滤波的欧拉角解算 | 第58-61页 |
| 5.2.3 基于梯度下降法的四元数解算 | 第61-63页 |
| 5.3 实验验证 | 第63-66页 |
| 5.3.1 静态实验验证 | 第63-64页 |
| 5.3.2 动态实验验证 | 第64-65页 |
| 5.3.3 组合导航系统应用实验 | 第65-66页 |
| 5.4 本章小结 | 第66-69页 |
| 6 总结与展望 | 第69-71页 |
| 6.1 主要工作总结 | 第69页 |
| 6.2 后续研究工作的展望 | 第69-71页 |
| 致谢 | 第71-73页 |
| 参考文献 | 第73-76页 |