自主水下航行器开发与仿真

2万 · 2019-7-10 12:40

2万 · 2019-7-10 12:46

对准是在捷联惯性导航系统进行运行之前做的校准工作，若起初导航系统没
有对准，那么误差会在导航过程中不断地扩大。因此，在没有任何辅助措施的情
况下，长时间的保持导航精度和精确对准是至关重要的。对准过程有两种类型:
一种是利用陀螺罗经的自对准;另一种是子系统的对准。然后，不论使用何种方\
法，都会产生各种随机误差和系统误差，限制惯性导航系统的对准精度。误差包
括惯性敏感元件误差、信号的量化误差、振动效应误差以及由传输延迟引起的数
据延迟误差等。

2万 · 2019-7-10 12:46

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2万 · 2019-7-10 12:52

1万 · 2019-7-10 12:53

牛B，楼主开发的东西厉害。

2万 · 2019-7-10 12:53

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2万 · 2019-7-10 12:54

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STM32是意法半导体推出的基于
有五个系列，导航计算计选用的是以
CoreTex-M3内核的32位
，目前主要
STM32F 103 VET6作为开发板的MCU。该
芯片属于STM32F 103系列的高容量芯片，QFP封装:64K片内SRAM, 512K
片内FLASH。外设资源有全速USB Device } SDIO } SPI } I2C } I2S } FSMC，定
时器，USART } ADC } DAC } CAN等接口。

2万 · 2019-7-10 12:55

微惯性航姿参考系统提供了基于地球重力向量的翻滚角和俯仰角和以真北
为基准的航向角。该系统需要微惯性测量元件来测量三轴的角速率和三轴的加速
度，磁强计的引入可以增加系统的稳定性}5}-ss}。现如今一般使用机械陀螺仪、光
纤陀螺仪或激光陀螺仪来测量角速率。虽然以上三种陀螺仪都能够实现能，但是
他们价格昂贵，并不适合低成本、小体积的解决方案。而微机械系统能够在降低
AHRS的成本的同时又能保证一定的精度。近十多年来用来测量加速度和角速率
的MEMS传感器己经应用于很多领域，包括汽车安全系统和消费类电子产品。
AHRS的工作原理可见图4-3所示。
本文采用的是AH 1 OOB航姿参考系统，如图4-4是一款小体积、低成本、高
精度、高性能的AHRS，整个系统结合了最新的MEMS技术，配备了高精度的
三轴陀螺传感器、三轴及速度传感器和三轴磁场传感器以及温度传感器，采用
32位ARMCortexM3高速MCU计算，可以在三维空间不依赖任何其他外部信号
的情况下测量静止状态或运动状态的机体的倾斜角和航向角，能够为AUV提供
航向，横滚和俯仰等信息，可广泛应用于四轴飞行器、水下机器人等高动态平衡机电
设备中。该AHRS采用DC3.3-SV供电，支持UART和USB输出，输出频率为
SOHz，平均无故障工作时间大于50000小时/次。

2万 · 2019-7-10 12:56

2万 · 2019-7-10 12:56

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因为微型航姿参考系统是敏感元件，在安装过程中要求非常严格，不正确的
安装会导致误差，尤其要注意以下几点:
  (1)传感器的安装面要与运载体平台面完全接触，不能有任何空隙，否则会影
响AHRS的测量精度。资
  (2)传感器的翻滚轴要与运载体的中轴线重合，不然会产生误差角
  ( 3) AHRS与固定板之间会加装减震垫片，以减少AUV在运动过程中受到的
冲击震动或机械震动的影响，从而降低AHRS的使用精度，甚至有可能破坏传
感器。AHRS的安装示意图可见下图，在安装过程中，可以使用六面校准法来提
高传感器精度。

2万 · 2019-7-10 12:57

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深度传感器使用的是BP801扩散硅压阻式压力变送器，压力敏感芯片采用
先进的微机械刻蚀加工工艺在硅片上扩散四个电阻形成的四臂式惠斯登电桥，另
外还有用于温度补偿的高精度电阻。由于压阻效应，四个桥臂电阻的阻值发生变
化，电桥失衡，敏感元件输出一个对应压力的电信号。输出的电信号通过放大和
非线性矫正电路的补偿，产生与输入压力成线性对应关系的4-20mA的二线制信
号，由于单片机只接受0-3.3v的电压信号，所以在深度计和压力计之间需要连接
一个电流转电压模块，输出与水深成正比的电压信号给单片机。该压力计的测量
范围为0} 1 OOKpa，可以测量的深度为10米}ss}0

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自主水下航行器开发与仿真

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