题目：数字化小型挠性IMU的设计与实现

航空遥感对我国国民经济发展具有重大意义。位置姿态系统(Position and Orientation System, POS)作为高分辨率航空遥感的一个关键设备，为航空相机、合成孔径雷达等对地遥感观测设备提供运动补偿基准。而惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU)是POS的核心部件，其测量精度决定了POS的测量精度。虽然外国已经发展出一系列成熟的POS产品，但由于IMU包含军民两用的技术，国外一直对我国实行产品禁运和技术封锁。这就迫切要求研制出具有我国自主知识产权的POS产品，突破高分辨率航空遥感的瓶颈。目前随着航空遥感应用的深入，POS的发展也趋向高精度和小型化两个方向,以满足不同层次的应用需求。高精度POS具有较优的测量性能，但体积质量大，适于高分辨率普通航空遥感。小型化POS具有体积小、响应快等优点，适用于轻小型航空遥感系统。由于国内挠性陀螺（Dynamically Tuned Gyroscope, DTG）技术比较成熟，且挠性陀螺IMU具有重量轻、体积小、精度适中的特点，故成为现阶段我国小型化POS用IMU的一个较好选择。本文将针对国内轻小型航空遥感的发展对小型化POS的迫切需求，对小型化POS用挠性IMU展开设计与应用研究。本文参与了实验室已研制出的挠性陀螺IMU的测试，并在其基础上，进一步研究并实现了新的数字信号输出的小型挠性IMU。论文完成的主要工作包括：1. 针对课题研究目标，设计了数字化小型挠性IMU的总体方案。依据项目指标要求对主要的惯性器件进行了选型。规划了总体方案的任务分配，主要包括机械结构及内部布局方案的设计，电路及信号流程方案的设计以及系统搭建后的误差建模与标定方案设计等。2. 设计了机械结构及内部布局方案。按照小体积轻重量的原则，设计了IMU内部器件的布局安装方式。相应地，设计并优化了机械结构体各组成部件的结构形状，实现了机械结构的加工装配。3. 按照数字化小型挠性IMU的电路设计方案，分别设计了温控电路、数据采集电路与二次电源电路的工作原理，并完成了硬件电路的实现与调试，实现了IMU的数字信号输出。另外，针对IMU温控快速高效的设计要求，研究了温控实施策略并在硬件电路中成功应用PID控制算法，建立起整个温控系统的闭环控制。然后在此基础上进一步研究了先进控制算法，探索了其实际温控系统中应用的可行性。4. 在对惯性敏感器性能进行测试验证的基础上，根据惯性器件的特点，研究了适用于小型挠性IMU系统的误差模型。然后根据误差模型与实验室实际条件，选择了六位置24点的动静混合的标定方案，并设计了具体的标定实验步骤。最后处理了IMU的标定实验数据，经过处理分析给出了相应结论。