mems陀螺仪原理与传统的惯性测量元件相比，体积小，重量轻，功耗低，成本低，动态范围宽，响应速度快，易于安装和实现冗余配置。随着微机械电子系统技术的成熟，提高可靠性的冗余技术成为导航技术发展的热门话题。利用投票方法进行故障检测，采用加权平均数据处理进行故障隔离，在实现冗余系统中进行重构，以提高系统的可靠性。

本文研究了基于更高可靠性的捷联惯导系统（SINS）。提出了更多传感器冗余技术的方案，构造了一套由12个陀螺仪和3个加速度计组成的SINS。通过理论和实验证明该方案是可行的。它为更多传感器的冗余技术建立了元素，这对实际应用很重要。

首先基于mems陀螺仪原理，本文研究了9个传感器系统的冗余配置和侧向配置方案，在最小容量的基础上，设计了最少投入，最短周期和易于实现的方案。还分析了冗余系统的准确性和可靠性。

其次，本文研究了冗余系统的能力管理技术，讨论了故障类型，故障诊断，故障识别，故障分离和系统复位。提出了一种基于每个传感器的平方残差或固定运动方式的可识别方法。通过该方法成功地解决了用于九个传感器系统的残留方法的不可识别的问题。

本文介绍了mems陀螺仪原理的冗余配置方案，该方案采用导航计算机构建在一个完整的导航系统中。实现了冗余系统数据采集，故障检测，隔离和系统重构功能，完成了系统的测试和分析。

在冗余系统原型的研究中，使用十二个单自由度陀螺仪器，沿三轴配置。使用小型化单CPU导航计算机，单片机使用 STM32F103V8T6确保导航计算机具有强大的控制功能，并具有强大的数据处理能力。冗余的MEMS-IMU连接成一个小型导航计算机，建立一个完整的冗余惯性导航系统。

实际系统验证了故障检测和系统重建的准确性，通过模拟IMU陀螺仪故障（终端陀螺仪的功率），采用双轴转台测试冗余系统，验证系统的整体功能。取一组30分钟的测试数据。设置陀螺故障发生一段时间，本文提出的实现故障识别，隔离，重建冗余系统，转台数据收集了根据处理，等效正交坐标的角速率进行测试和计算，为捷联惯性导航系统提供解决方案。

当有陀螺仪故障时，系统可以准确地隔离故障并重建系统，然后输出等效的三轴角速率。并将这种情况与系统的正常工作进行比较，以验证系统重建的正确性。

系统重构后，将角速率和加速度信号放入GPS / INS系统，求解姿态角，与系统所有陀螺仪在正常工作状态下进行比对，发现输出曲线的姿态角一致。此外，这证明了六个陀螺仪冗余，系统故障检测的重建，隔离和测量信息是正确的，并验证了微冗余系统导航的可行性。

从仿真波形分析可以得出一些有用的结论：

1）该冗余系统能够准确判断陀螺仪的硬故障，能够有效地进行陀螺仪故障隔离，并对系统进行重构;

2）超过十二个自由度系统通过十二个陀螺仪测量可以更精确地计算正交三轴角速率x，y，z。如下一步计算中使用的导航参数;

3）通过系统重构前后的陀螺输出图形比较，我们可以发现使用加权最小二乘重建方案，充分利用冗余传感器提供重复测量值，通过数据处理方法减少单个影响陀螺测量误差。

本文基于mems陀螺仪原理系统冗余配置原型，实现微小型MEMS-IMU系统冗余配置研究和研究，即基于冗余系统和小型导航的12个单度自主陀螺仪的正交性配置 计算机，建立一个完整的mems陀螺仪原理惯性导航系统； 编程实现冗余系统保证系统功能的可靠性，如实时IMU数据采集，故障检测，故障识别，隔离和陀螺系统重构，得到相当于三轴角速率参数，并转换到GPS / INS 导航系统的硬件和软件实现。 在剩余惯性导航系统调试和性能测试以及大量试验的基础上，验证了冗余导航系统的可行性和可靠性。

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