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4.3 本章小结 33
5 总结与展望 34
致谢. 35
参考文献. 36 本科毕业设计说明书（论文） 第1 页 共37 页
1 绪论
1.1 研究背景、目的和意义
在航天以及汽车产业蓬勃发展的今天，导航技术也有了前所未有进步。说到
现代导航技术，就不得不提到惯性导航。惯性导航即由惯性敏感元件来获取物体
的线运动和角运动参数，再通过计算机解算出物体的加速度与角速度，并给出相
应的补偿，从而能实时并且较为准确的反映出物体当前的姿态和方位等信息。惯
性导航技术是天基、空基、海基和陆基机动装备导航定位、制导控制、姿态测量
的核心技术。惯性导航系统不依赖外界电、磁、声、光等信息，是唯一同时具有
自主、实时、连续、隐蔽、不受干扰，无时间、地点和环境限制的信息感知技术，
可以提供连续或高频率的信息，是实现灵敏、及时和准确的侦查定位、快速反应
和机动、中远程精确打击及构建陆海空天电(磁)五文一体作战体系的核心信息
源。目前，还未有任何一种其它导航手段能够完全代替惯性导航系统，它是当今
国内外军事技术发展的热点之一[1]
。惯性导航系统主要由三部分组成：惯性测量
系统，计算机和控制显示器。惯性测量系统包括加速度计与陀螺仪，它们均属于
惯性传感器。
但是到目前为止，传统的惯性传感器只在军事和航天这类较少考虑研究经费
的领域中有较多应用，在其他领域并未得到广泛运用，这主要是传统惯性传感的
高成本导致的。随着现代微电子技术和微加工工艺的迅猛发展，微机电系统
（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）也应运而生。MEMS 指可批量制作
的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、
通信和电源等于一体的微型器件或系统。它是通过半导体微细加工技术及微机械
加工技术在硅等半导体基板上制作的一种微型电子机械装置。目前 MEMS 主要
应用于制造尺寸从毫米到微米量级的具有能量转换和传输功能的器件和装置。
正是由于 MEMS 技术的兴起，使得低成本，高可靠性的微惯性侧量单元
(Miniature Inertial Measurement Unit, MIMU) 的出现成为了可能，这也恰恰是当
前惯性技术领域的一个研究热点[2][3]
。MIMU可应用于炮弹、空对地和地对地战
术导弹、个人导航和人体运动监控以及微型飞行器等方面，具有重要的研究价值
和应用价值。随着微机械惯性器械精度的提高，微惯性测量系统的研制开发与应
用，将对产业结构的调整，国防实力的增强，有着十分重要的战略意义和现实意
义[4]。
1.2 MIMU 相关技术的国内外研究情况
1.2.1 MEMS器件的发展现状
MEMS是Micro Electronic Mechanical System的简称，表示微机电系统，它是
一种微型器件，也称微型系统。它是微机械技术和微电子技术的结合。由微型传
感器、控制电路、微型执行器以及通信设备等组成。其中微型传感器通过测量电、
光、磁以及温度等物理量来检测系统周围的环境，然后微电子器件对微传感器测
量所得到的信息进行处理，并将处理的信号传送给微型执行器，使其对系统的环
境加以改善。
微机电系统(MEMS)起源于20世纪60年代，刚开始的时候，贝尔实验室发现
了硅和锗的压阻效应，从而导致了硅基MEMS传感器的诞生和发展[5]
。从此之后，
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