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mems陀螺儀原理與傳統(tǒng)的慣性測量元件相比，體積小，重量輕，功耗低，成本低，動態(tài)范圍寬，響應速度快，易于安裝和實現冗余配置。隨著微機械電子系統(tǒng)技術的成熟，提高可靠性的冗余技術成為導航技術發(fā)展的熱門話題。利用投票方法進行故障檢測，采用加權平均數據處理進行故障隔離，在實現冗余系統(tǒng)中進行重構，以提高系統(tǒng)的可靠性。

本文研究了基于更高可靠性的捷聯(lián)慣導系統(tǒng)（SINS）。提出了更多傳感器冗余技術的方案，構造了一套由12個陀螺儀和3個加速度計組成的SINS。通過理論和實驗證明該方案是可行的。它為更多傳感器的冗余技術建立了元素，這對實際應用很重要。

首先基于mems陀螺儀原理，本文研究了9個傳感器系統(tǒng)的冗余配置和側向配置方案，在最小容量的基礎上，設計了最少投入，最短周期和易于實現的方案。還分析了冗余系統(tǒng)的準確性和可靠性。

其次，本文研究了冗余系統(tǒng)的能力管理技術，討論了故障類型，故障診斷，故障識別，故障分離和系統(tǒng)復位。提出了一種基于每個傳感器的平方殘差或固定運動方式的可識別方法。通過該方法成功地解決了用于九個傳感器系統(tǒng)的殘留方法的不可識別的問題。

本文介紹了mems陀螺儀原理的冗余配置方案，該方案采用導航計算機構建在一個完整的導航系統(tǒng)中。實現了冗余系統(tǒng)數據采集，故障檢測，隔離和系統(tǒng)重構功能，完成了系統(tǒng)的測試和分析。

在冗余系統(tǒng)原型的研究中，使用十二個單自由度陀螺儀器，沿三軸配置。使用小型化單CPU導航計算機，單片機使用 STM32F103V8T6確保導航計算機具有強大的控制功能，并具有強大的數據處理能力。冗余的MEMS-IMU連接成一個小型導航計算機，建立一個完整的冗余慣性導航系統(tǒng)。

實際系統(tǒng)驗證了故障檢測和系統(tǒng)重建的準確性，通過模擬IMU陀螺儀故障（終端陀螺儀的功率），采用雙軸轉臺測試冗余系統(tǒng)，驗證系統(tǒng)的整體功能。取一組30分鐘的測試數據。設置陀螺故障發(fā)生一段時間，本文提出的實現故障識別，隔離，重建冗余系統(tǒng)，轉臺數據收集了根據處理，等效正交坐標的角速率進行測試和計算，為捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)提供解決方案。

當有陀螺儀故障時，系統(tǒng)可以準確地隔離故障并重建系統(tǒng)，然后輸出等效的三軸角速率。并將這種情況與系統(tǒng)的正常工作進行比較，以驗證系統(tǒng)重建的正確性。

系統(tǒng)重構后，將角速率和加速度信號放入GPS / INS系統(tǒng)，求解姿態(tài)角，與系統(tǒng)所有陀螺儀在正常工作狀態(tài)下進行比對，發(fā)現輸出曲線的姿態(tài)角一致。此外，這證明了六個陀螺儀冗余，系統(tǒng)故障檢測的重建，隔離和測量信息是正確的，并驗證了微冗余系統(tǒng)導航的可行性。

從仿真波形分析可以得出一些有用的結論：

1）該冗余系統(tǒng)能夠準確判斷陀螺儀的硬故障，能夠有效地進行陀螺儀故障隔離，并對系統(tǒng)進行重構;

2）超過十二個自由度系統(tǒng)通過十二個陀螺儀測量可以更精確地計算正交三軸角速率x，y，z。如下一步計算中使用的導航參數;

3）通過系統(tǒng)重構前后的陀螺輸出圖形比較，我們可以發(fā)現使用加權最小二乘重建方案，充分利用冗余傳感器提供重復測量值，通過數據處理方法減少單個影響陀螺測量誤差。

本文基于mems陀螺儀原理系統(tǒng)冗余配置原型，實現微小型MEMS-IMU系統(tǒng)冗余配置研究和研究，即基于冗余系統(tǒng)和小型導航的12個單度自主陀螺儀的正交性配置 計算機，建立一個完整的mems陀螺儀原理慣性導航系統(tǒng)； 編程實現冗余系統(tǒng)保證系統(tǒng)功能的可靠性，如實時IMU數據采集，故障檢測，故障識別，隔離和陀螺系統(tǒng)重構，得到相當于三軸角速率參數，并轉換到GPS / INS 導航系統(tǒng)的硬件和軟件實現。 在剩余慣性導航系統(tǒng)調試和性能測試以及大量試驗的基礎上，驗證了冗余導航系統(tǒng)的可行性和可靠性。

標簽： mems陀螺儀原理