九轴MEMS微型AHRS设计及其在矢量水听器中的应用

主要观点总结

本文主要介绍了一种微型姿态和航向参考系统（AHRS）在矢量水听器中的应用。由于海浪等因素的影响，矢量水听器的姿态会不断变化，影响声矢量信号的探测。为此，研究了一种基于九轴MEMS传感器的微型AHRS，并将其集成到矢量水听器内部进行姿态测量修正。实验结果表明，该微型AHRS具有良好的测量性能，可以显著提高矢量水听器对目标船的探测精度。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

海浪、海流、潮汐等因素导致矢量水听器的姿态不断变化，影响声矢量信号的探测。为了克服这一问题，研究了一种微型姿态和航向参考系统（AHRS）。

关键观点2: 解决方案

设计了一种微型AHRS并将其集成到矢量水听器内部，采用微机电系统（MEMS）陀螺仪测定角速度，用四元数等效旋转矢量算法求解姿态角，采用扩展卡尔曼滤波器对姿态角估计值进行修正。

关键观点3: 实验结果

在南海某海域进行了海上实验，结果显示经过姿态测量修正后的DOA方位角误差均方根值为3.8°，矢量水听器对目标船的最大探测距离约为6km。

关键观点4: 产品特点

该微型AHRS具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、精度高等优点，不仅适用于矢量水听器，也适用于其他各类矢量型传感器的姿态校正。