徐泽远 伊国兴 魏振楠

(哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

MEMS-SINS/GPS组合导航系统设计

徐泽远 伊国兴 魏振楠

(哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

针对我国军用和民用领域对微小型组合导航系统的迫切需求，提出了基于MEMS技术的SINS/GPS组合导航系统方案。为设计低成本、小体积、低功耗、高精度、高稳定性的组合导航系统，对微小型组合导航系统进行了研究，设计了传感器模块电路、数据处理电路和串口通信电路。基于ARM芯片STM32F401RE进行了硬件设计，根据卡尔曼滤波算法设计了组合导航系统的软件和位姿估计算法。测试结果表明，所设计的组合导航系统满足导航精度要求。

导航系统 微机电系统 捷联惯性导航系统 串口通信 卡尔曼滤波 位姿估计算法 全球定位系统 数据处理

0 引言

微型惯性器件包括微型陀螺仪和微型加速度计，是微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)技术在惯性技术领域的成功应用[1]。相比于传统的惯性器件，MEMS惯性器件在整体设计、材料与加工、器件封装与检测等方面都采用了极其精微的工艺技术，因而具有体积微小、质量极轻、价格较低、可靠性较高、性价比较高等优势。

基于MEMS技术的捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)具有成本低、体积小、可靠性高、功耗低、环境适应能力强、使用寿命长等突出优势[2-3]。但是，MEMS-SINS误差随时间积累，难以独立胜任长时间、高精度的导航任务，并且性能好的器件通常尺寸较大[4-6]。GPS导航技术具有全球性、全天候定位、测速精度高的导航能力，而且使用方便、接收机成本低廉。……