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基于磁流体动力学效应(Magneto hydrodynamics,简称MHD)的角速度传感器具有频带宽(高达1KHz)、低噪声、精度高、寿命长、抗冲击等特点,适合高分辨率对地观测卫星的在轨测量。由于传感器原理的限制,其低频(<2Hz)性能不佳,极大的限制着传感器的应用。为了实现低频信号的准确测量且满足0-1KHz的测量带宽,采用增加传统的角速度传感器进行组合测量,为符合卫星有效载荷仓小型化的要求,本课题选取MEMS陀螺仪,并对其与MHD角速度传感器的组合测量方法展开研究。1.本文分析了 MHD角速度传感器的物理原理及工作特性,介绍了 MEMS陀螺仪的性能参数,分别计算了两种传感器的复频域模型。设计了一种快速计算角速度传感器频率响应的方法,通过频率响应测量实验,验证了该计算方法的有效性。2.为了补偿MHD角速度传感器的低频误差,兼顾标度因数与相位随频率波动的问题,本文采用改变其复频域模型的思路,设计了具有低频延拓作用的“相位补偿低通滤波器”,将传感器2Hz的低频截止频率延拓到了 0.05Hz;设计了具有低频截断效应的“相位补偿高通滤波器”,利用其设计了基于混叠滤波器的信号融合算法,融合MHD角速度传感器与MEMS陀螺的信号,解决了标度因数与相位随频率波动的问题。进行了单频与混频测试实验,实验结果表明,在不影响MHD角速度传感器高频性能的前提下,融合信号在0-40Hz范围内输出幅值波动小于1%,相位波动控制在了±1°以内,实现了 0-1KHz的测量带宽。3.本文分析了组合测量系统噪声的来源,采用Allan方差与经典功率谱估计两种方法,测试与评价了 MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪信号融合后的噪声水平。实验结果表明:融合算法具有一定的抑制噪声能力,融合信号的角度随机游走、零偏稳定性与MEMS陀螺在同一数量级,分别为N = 0.184°/s/(?)、B=29.2°/N;速率噪声密度为0.0131°/s/(?),小于MHD角速度传感器的0.0152°/s/(?)。