基于MEMS陀螺仪的三维姿态传感器的设计

【摘要】姿态传感器是检测载体姿态角度变化的一种重要工具,它在军事、工业、三航以及日常生活等领域中有着非常重要的作用。本文主要根据MEMS陀螺仪而设计出新型三维姿态传感器,该传感器可以进行三个方向的检测,同时也适用于各种环境下的角度测量。本文首先对MEMS技术和姿态传感器技术发展与存在的问题进行了介绍。然后通过原理的分析、加速度和角速度与角度之间的转换关系的介绍,设计出姿态传感器的整体框架图,并根据框架图进行了具体的设计,其中包括以下各部分内容：1对壳体部分进行了设计,根据“质量最轻、体积最小”原则设计出了传感器的壳体。2对电路部分进行了设计,其中主要的电路有电源模块、控制器模块、倾角检测模块、陀螺仪模块、CAN通信模块、滤波器模块。3对软件测量流程进行了设计。其次针对传感器在高振动冲击、高电磁干扰等使用的环境中,在壳体与电路之间、硬件与软件之间进行了可靠性设计。通过各个部分的可靠性设计,使得传感器在各种环境中能够准确的进行持续工作。最后根据系统的特点分析了误差的来源,然后经过相应的补偿使这些误差尽可能的消失或者减小,使得测量的数据有较高的真实性。从实验验证的结果可以得出：本文所设计的三维姿态传感器可以基本满足各种使用条件,但是由于MEMS陀螺仪芯片自身的条件限制,相对于倾角传感器,该传感器只能测量精度0.06。(即约1密位)以内的角度测量。
【作者】刘晓武；
【导师】贾培刚；
【作者基本信息】西安工业大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】陀螺仪；姿态传感器；微机电系统；可靠性；误差分析；非线性补偿；

【参考文献】
[1]董聪.基于不确定性优化方法的能源环境系统规划模型研究[D].华北电力大学,能源环境工程,2014,博士.
[2]樊盼盼.恶臭假单胞菌DLL-E4对硝基苯酚降解关键酶PnpA和PnpC特性的研究[D].南京农业大学,微生物学,2012,硕士.
[3]王海啸.我国慈善组织法律治理机制研究[D].首都经济贸易大学,民商法学,2014,硕士.
[4]罗敏.甲磺酸普立地诺骨架缓释片的临床前研究[D].西南大学,药物分析学,2013,硕士.
[5]陆雷.初创企业信息管理研究[D].石家庄经济学院,工商管理,2013,硕士.
[6]银杰.论人口较少民族传统文化的保护与发展[D].内蒙古农业大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[7]罗方.基于高阶统计量的非最小相位地震子波提取方法研究[D].成都理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[8]王苍福.教师如何走进新课程[D].西北师范大学,教育管理,2003,硕士.
[9]刘佰秋.函数与方程思想在普通高中教学中的实践研究[D].东北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[10]屈世超.面向不确定数据的近似骨架启发式聚类算法[D].大连理工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[11]叶震.WEB电子海图的研究及在航运物流中的应用[D].大连海事大学,2003.
[12]孟翀.铁路客运专线通过能力计算方法的研究[D].北京交通大学,2007.
[13]王孝辉.茶叶中吡虫啉残留检测方法及残留消解动态的研究[D].安徽农业大学,食品科学,2012,硕士.
[14]陈一平.新型金属多孔材料冲击性能的研究[D].华中科技大学,工程力学,2013,硕士.
[15]杨沛.商业银行个人理财监管法律问题研究[D].华中师范大学,经济法学,2014,硕士.
[16]李冬花.CVD法生长石墨烯[D].浙江大学,2013.
[17]张娜.直列四缸柴油机减振分析及平衡机构优化设计[D].上海工程技术大学,车辆工程,2011,硕士.
[18]赵唯婷.短期海外游学对初中生跨文化交际能力影响的实证研究[D].上海外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[19]毛北行,李巧利.复杂网络同步时间可控的投影同步[J].安徽大学学报(自然科学版).
[20]胡晓禹.基于能量均衡的分簇路由协议研究[D].太原科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[21]赵婧.HLPSL负载敏感性比例多路换向阀中二通压力补偿阀的特性研究[D].兰州理工大学,机械电子工程,2014,硕士.
[22]张瑾.植被对河道水力特性影响的研究[D].扬州大学,水力学及河流动力学,2011,硕士.
[23]陈泽虎.智能家居家电控制与体征监测系统的设计与实现[D].东华大学,电气工程（专业学位）,2014,硕士.
[24]张瑾.医院临床科室主任绩效评价指标体系的研究[D].青岛大学,社会医学与卫生事业管理,2013,硕士.
[25]陈笑萍.论对动物的刑法保护[D].广东财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[26]赵静.运动成就目标定向与体育专业大学生可能自我的相关研究[D].华中师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[27]林泽雄.林蛙属骨学特征研究[D].沈阳师范大学,动物学,2014,硕士.
[28]程会.新疆阿尔泰晚古生代克朗火山—沉积盆地火山岩年代学及地球化学特征研究[D].长安大学,地质工程（专业学位）,2014,硕士.
[29]俞渊.解释论视野下的产品售后义务研究[D].南京大学,民商法学,2013,硕士.
[30]张华.刑法中因果关系错误问题研究[D].吉林大学,法律,2014,硕士.
[31]刘熠.论诚实信用原则的司法适用[D].北方工业大学,法学,2013,硕士.
[32]李静,万继峰.浅议数据挖掘技术在企业财务报表分析中的应用[J].中国管理信息化,2005,08:14-16.
[33]方红霞.基于KPI的ZG研究院会计人员绩效考核体系研究[D].河北经贸大学,工商管理,2014,硕士.
[34]隋红.普通高校体育竞赛对大学生人格塑造影响的研究[D].山东体育学院,体育教学,2012,硕士.
[35]姜重然,高景斌.电弧炉的模糊控制[J].冶金自动化,2006,01:59-60+65.
[36]张晓萌.彩色马铃薯杂种F_1优良无性株系选育及SSR分析[D].内蒙古农业大学,作物遗传育种,2013,硕士.
[37]丁全如.通过干扰油菜AP2及种子储藏蛋白调节油菜种子含油量[D].湖北大学,遗传学,2011,硕士.
[38]姚森.长春市高职院校篮球教学现状及对策研究[D].吉林大学,体育教育,2014,硕士.
[39]秦昆.基于形式概念分析的图像数据挖掘研究[D].武汉大学,2004.
[40]普布卓玛.基于双因素理论的西藏基础教育教师待遇研究[D].西藏大学,行政管理,2014,硕士.
[41]程静,邱玉辉.WebMining中的网页分类[A].中国计算机学会数据库专业委员会.第十八届全国数据库学术会议论文集（技术报告篇）[C].中国计算机学会数据库专业委员会:,2001:4.
[42]胡仙超,王燕飞,胡素娟,李国华,莫卫民.模板法掺铁金红石纳米管制备与形成机理[J].浙江大学学报(工学版),2012,11:2121-2127.
[43]周辉.基于感知风险视角的网络购物从众行为研究[D].浙江大学,2014.
[44]田露.保水材料的抗旱保苗及土壤改良效应研究[D].内蒙古农业大学,作物栽培学与耕作学,2013,硕士.
[45]秦铁辉,马德辉,孙琳.知识管理理念下情报学研究路径探析[J].图书情报工作,2004,12:68-72.
[46]刘波.应用数字编码软件对优秀男子网球选手单打比赛打法类型的定量研究[D].北京体育大学,运动训练,2013,硕士.
[47]曹鹤玲,姜淑娟,鞠小林,王兴亚.基于动态切片和关联分析的错误定位方法[J].计算机学报,2015,:.
[48]董晓.汽车安全气囊企业战略成本管理研究[D].石家庄经济学院,会计学,2012,硕士.
[49]宗立宁.中韩文化产业发展现状及前景研究[D].上海外国语大学,亚非语言文学,2013,硕士.
[50]王艳辉,李莉洁,贾利民,秦勇,李曼.基于关联设备系统拓扑关系描述的可靠性计算方法及应用[J].铁道学报,2014,08:32-37.