胡佳兴，魏延辉，刘 鑫，李光春

（哈尔滨工程大学 自动化学院，哈尔滨 150001）

捷联姿态系统采用惯性敏感器件MEMS三轴加速度计，三轴陀螺仪和三轴地磁传感器进行组合，构成微惯性测量单元MIMU，其应用效果与微机电MEMS传感器的性能息息相关[1]。相比于传统的捷联姿态系统，基于MEMS传感器的捷联姿态系统具有成本低廉、体积微型化、低功耗、质量可靠和优秀的抗冲击能力等特性[2]。

目前MEMS捷联姿态系统已经成为近年来国内外的研究热点之一，文献[3]中结合异构数据融合算法，采用互补滤波器实现了基于MEMS惯性器件的行人测量单元；文献[4]中应用MEMS惯性传感器，采用卡尔曼滤波器获得了人体部分的准确姿态估计；文献[5]中基于互补滤波器设计的MEMS/GPS/地磁组合导航系统，具有较高的姿态、速度和位置精度；文献[6]中提出了一种新的闭环姿态补偿算法进行MEMS惯性器件和GPS的组合导航，相比于传统方案有效抑制了惯导系统的误差积累；文献[7]中采用改进的自适应扩展卡尔曼算法应用于多旋翼无人机的姿态解算，具有较为优秀的动态性能。因此，随着MEMS惯性器件技术的不断发展，基于MEMS的捷联姿态系统将会有更加广阔的应用前景。

本文以MEMS陀螺加速度计和MEMS电子罗盘传感器组建捷联姿态系统，并对其误差建模和标定方法进行研究。

1 MEMS捷联姿态系统的设计

1.1 系统总体设计

本系统采用基于ARM-CortexM4内核的MK10-DN512VLK10微控制器为核心，采用MEMS传感器MPU6050和HMC5883L作为惯性传感器，利用液晶作为人机交互界面，通过蓝牙实现与上位机的信息通讯，完成系统的姿态测量和数据通讯、采集的功能。……