● 摘要
随着汽车工业的快速发展，道路交通安全问题也日趋严峻，这使得人们越来越重视汽车的行驶安全性能。在汽车行驶安全性的评价中，车身的位置姿态数据是重要的计算依据。本文尝试利用低成本、小体积的MIMU与GPS来组合测量汽车的位置姿态数据，一方面为汽车行驶安全性能的评价提供精确的数据源，另一方面为国内汽车道路试验用驾驶机器人的导航模块的研制作初步探索。
本文首先在综合考虑性能、成本、体积、可靠性等因素的基础上，进行部件选型、系统结构设计和硬件电路设计，从而完成汽车位置姿态测量系统的硬件设计。
其次，根据传感器的特性，进行了初始对准算法和卡尔曼滤波算法的设计，并完成了组合导航程序的编写。在动基座条件下设计的初始对准算法，便于系统在车载环境下的使用；而本文设计的滤波算法较基于位置、速度量测的卡尔曼滤波算法而言，将航向角精度提高了一倍。
第三，本文在分析MEMS惯性器件误差特性的基础上，建立了MIMU的标定模型，确定了MEMS陀螺和加速度计的标定方法，并探讨了MEMS陀螺随机常值零偏的在线标定方法。数据处理结果表明：本文采用的在线标定方法能有效地补偿陀螺数据中的零偏值。
最后，进行跑车实验，对系统测量精度进行验证。实验结果表明：系统的位置精度优于1.5m，速度精度优于0.2m/s，航向精度优于1º，姿态精度优于0.5º。