题目：MIMU/磁强计/FOG组合随钻测量算法研究与实现

针对已完成的随钻测量用MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)惯组的软硬件设计，论文围绕其所适用的随钻测量算法开展相关研究。鉴于低精度的MEMS传感器无法满足惯性自主导航定姿的要求，首先设计了三轴磁强计电路以实现地磁导航与惯性导航的组合，建立并改进了基于卡尔曼滤波的多传感器数据融合算法，实现对姿态角误差等主要误差项的实时跟踪与修正。最后再通过冗余配置单轴光纤陀螺，并设计加权数据融合方法使角速度敏感精度明显提升，姿态测量精度也得到改善。本文主要从以下几个方面开展了研究：

1、采用MEMS惯性导航与地磁导航组合的方案，设计了三轴磁强计电路，并完成基于椭球假设的磁强计误差补偿研究，为组合随钻测量算法的实现提供硬件基础；

2、分析了各传感器的输出组成及误差特性，首先设计自适应的集中式Kalman滤波器实现对姿态角误差、陀螺零偏等主要状态量的最优估计。针对仿真中出现的加速度扰动和地磁干扰相互影响的情况，又改进出分散化的联邦滤波器结构，实现误差有效隔离，进一步提升了组合系统的环境适应性和姿态角测量精度；

3、由于影响组合随钻测量算法最主要的因素是MEMS陀螺的零偏及其稳定性，因此又设计了单轴光纤陀螺的冗余配置方案，并设计出基于加权最小二乘法的陀螺数据融合算法，有效地提升角速度的敏感精度。最后对整套组合算法进行了半物理仿真分析，结果表明：MIMU/磁强计/FOG组合随钻测量算法能有效提升姿态角测量精度，满足设计和使用的要求。