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多自由度误差同时测量中滚转角高精度测量方法的研究的开题报告
一、选题的背景和意义
随着现代航空航天技术的不断发展，对于飞行器姿态角的精确控制需求越来越高。航空航天器在飞行过程中，常受到风力和气动力等干扰，从而导致姿态控制系统的误差增大。因此，为保证飞行器的安全，必须对飞行器的姿态进行精确测量。而其中，滚转角是指在水平面内绕纵轴旋转的角度，也是飞行器姿态中最重要的参数之一。
目前，已经有了许多对滚转角进行测量的方法，如陀螺仪、加速度计等。但是，在多自由度误差同时测量中仍存在一些困难，影响了滚转角的高精度测量。因此，开展多自由度误差同时测量中滚转角高精度测量方法的研究，具有重要的现实意义。
二、研究内容
本研究将结合多自由度误差同时测量的特点，探讨滚转角高精度测量方法的研究。具体包括以下内容：
（1）分析多自由度误差同时测量的原理，并总结其优缺点；
（2）分析影响滚转角测量精度的因素及其相互关系；
（3）综合使用陀螺仪、加速度计、磁力计等多种传感器，构建滚转角测量系统，并对其进行标定；
（4）采用卡尔曼滤波等方法，对测量数据进行处理，提高滚转角测量的精度。
三、研究方法
本研究将结合理论分析和实验研究相结合。首先，对多自由度误差同时测量的原理进行理论分析；其次，通过实验验证，分析多种传感器的性能，以确定最优组合方式；最后，采用卡尔曼滤波等处理方法，提高滚转角测量精度。
四、预期成果
本研究的预期成果包括以下几点：
（1）多自由度误差同时测量中滚转角高精度测量的理论基础和技术方法；
（2）滚转角高精度测量系统的设计和实现；
（3）对多种传感器的性能进行验证，确定最优组合方式；
（4）卡尔曼滤波等处理方法的应用，提高滚转角测量的精度。
五、研究重点与难点
本研究的重点是多自由度误差同时测量中滚转角的高精度测量方法的研究，并将其应用于滚转角的实时监测与控制中。研究难点主要在于：
（1）多自由度误差同时测量中各传感器的补偿和校准；
（2）传感器的信号采集和处理存在时滞，导致姿态角的精度下降；
（3）对于实验数据的后续处理，如何正确选择卡尔曼滤波算法等。
六、研究方案及时间安排
（1）2019年10月至2020年1月：研究多自由度误差同时测量的原理，总结其优缺点；
（2）2020年2月至2020年5月：分析影响滚转角测量精度的因素及其相互关系；
（3）2020年6月至2020年8月：设计滚转角高精度测量系统，对实验数据进行采集与处理；
（4）2020年9月至2020年11月：对数据进行处理，并采用卡尔曼滤波算法提高滚转角测量的精度；
（5）2020年12月至2021年2月：进行实验验证，并对实验结果进行分析与总结；
（6）2021年3月至2021年6月：完成论文撰写，准备答辩。
七、参考文献
[1]顾正隆.磁力计与加速度计数据联合处理在姿态解算中的应用[D].上海交通大学,2009.
[2]薛林.惯性导航[M].北京:航空工业出版社,2000.
[3]刘晓荣.基于MEMS惯性传感器的航空姿态控制系统[J].控制工程,2005(5):559-561.
[4]李本来.制导与控制中的信息处理[M].北京:国防工业出版社,1996.