Во-первых, в аэрокосмической области фильтрация ориентации инерциальной навигационной системы имеет важные применения в аэрокосмической области. Например, когда самолет летит, система, предоставляющая точную информацию о положении, играет очень важную роль в поддержании стабильного полета. Фильтрация ориентации инерциальной навигационной системы может оценивать ориентацию самолета в реальном времени путем объединения данных акселерометра и гироскопа и обеспечивать точную обратную связь по ориентации, тем самым обеспечивая точное управление ориентацией. Во-вторых, фильтрация ориентации инерциальной навигационной системы может обеспечить точную оценку ориентации за счет объединения данных акселерометров, гироскопов и магнитометров, тем самым обеспечивая стабильный полет и точную навигацию БПЛА. В-третьих, инерциальная навигационная система MEMS играет важную роль в автономных транспортных средствах. Она может предоставлять точную информацию о положении транспортного средства и помогать ему выполнять точное позиционирование и навигацию. Российские исследователи использовали комбинацию радио- и инерциальной навигации, а также расширенный метод обработки фильтра Калмана для оценки траектории транспортного средства с точностью до одного метра [21]. В будущем, по мере развития технологии автономного вождения, исследования по фильтрации ориентации инерциальных навигационных систем MEMS будут способствовать дальнейшему развитию автономных транспортных средств. Он широко используется во многих навигационных устройствах и беспилотном оборудовании, поэтому текущие исследования по его фильтрации ориентации будут иметь множество применений.

Текущие тенденции исследований и разработок: во-первых, повысить точность вычислений и стабильность программы измерения ориентации. Алгоритм фильтрации может обрабатывать данные, измеренные датчиком. Тогда ошибка системы, теоретическая ошибка и влияние шума уменьшаются, тем самым повышая точность и стабильность измерения положения объекта [22]. Это сделает инерциальную навигационную систему MEMS более надежной и точной в различных сценариях применения. Во-вторых, уменьшение проблемы дрейфа системы. Инерциальные навигационные системы MEMS склонны к проблемам дрейфа во время длительного использования, то есть результаты измерения ориентации отклоняются от истинного положения [23]. Алгоритм фильтрации может уменьшить проблему дрейфа системы за счет анализа и обработки данных исторических измерений, что делает результаты измерения угла ближе к истинному. В-третьих, улучшение производительности системы в реальном времени. Инерциальным навигационным системам обычно необходимо получать информацию об ориентации в реальном времени, чтобы удовлетворить потребности в мониторинге положения и состояния движения объекта в реальном времени [24]. Алгоритм фильтрации может улучшить производительность системы в реальном времени за счет обработки и обновления данных в реальном времени, так что результаты измерения положения могут своевременно отражать истинные изменения положения объекта.

3. Введение платформы и протокол связи.

3.1. Знакомство с платформой. Экспериментальная система обучения инерциальной навигации (MIS-3DM-GD20) для этого эксперимента в основном состоит из двухосного электрического поворотного стола, двухосного контроллера электрического поворотного стола, блока инерциальных измерений, измерительно-управляющего компьютера, соответствующих кабелей и другого оборудования. Сопроводительные документы включают инструкции по использованию программного обеспечения для измерения и управления двухосным электрическим поворотным столом, протокол связи между инерционным измерительным блоком и контроллером поворотного стола, а также инструкции по использованию программного обеспечения MATLAB. Микропроцессорный блок, используемый в этом эксперименте по фильтрации ориентации инерциальной навигации, представляет собой MPU6050, который представляет собой шестиосный датчик ориентации. Этот датчик обладает такими преимуществами, как сильная защита от помех и небольшой размер. Поскольку он оснащен масштабируемым процессором DMP, его можно подключить через интерфейс для формирования коллективного цифрового датчика, например, подключив трехосный магнитный датчик для выполнения девятиосного измерения. измерение положения оси. После расширения датчик может выводить девятиосевые сигналы через интерфейс IIC или SPI.