张 静,李维刚,张骏虎,聂 鹏,张传庄

(1.中北大学 软件学院，太原 030051; 2.山西江淮重工有限责任公司，山西 晋城 048026)

0 引言

MEMS惯性测量单元(MIMU)，采用MEMS制造工艺制作，借助内置的MEMS加速度传感器和MEMS陀螺仪，测量来自3个方向的线性加速度和旋转角速率，通过解算MIMU的角速率和加速度输出，得到载体的姿态信息[1]。MIMU以其功耗低、重量轻、低成本和小体积使得它广泛应用在智能驾驶、机器人控制、 平台稳定、飞行器姿态控制等民用、商用级军事领域。其数字化和高可靠性的特点使其有渐渐代替其他中低精度惯性测量单元的趋势。

但是受制于制造极限和体积的约束，MEMS惯性测量单元中检测电路电子元件性能随温度发生漂移、交叉轴存在耦合误差，严重影响系统的输出精度[2]。捷联惯性导航系统的精度主要取决于惯性器件的精度、导航算法的精度、导航计算机的处理能力及载体外界环境。因此本文研究对解算算法进行优化来提升MIMU的工作精度具有非常重要的实用意义。

MEMS惯性导航系统自主获取载体完整运动信息进行导航时，需要确定载体的指向轴与真北的方向，以提供系统初始对准过程的航向角。对于中低精度光纤陀螺和MEMS陀螺仪而言，其精度无法精确测量到地球自转角速度，在静置状态下，寻北精度相对较低，甚至不能寻北。要实现导航任务就必须外接绝对航向的传感器，如GPS、磁传感器，来解决系统初始对准问题。目前，惯性导航定位系统中常用的寻北方式主要有3种：1)基于单轴旋转调制的MEMS惯性导航系统及其寻北方法，解析地球自转角速度与地球重力加速度两个不共线的矢量，利用MEMS惯性系统进行自主、快速、准确寻北[3]；……