基于MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统(英文) 被引量：9

1

作者 翟昱涛 魏强 +1 位作者 王晓浩 周兆英 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2009年第4期375-379,共5页

提出了一种基于低成本MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统,包括MEMS速率陀螺、MEMS磁强计、单轴MEMS加速度传感器.重点研究了基于扩展Kalman滤波(EKF)的姿态估计创新算法,通过速率陀螺更新误差状态四元数计算姿态角,并通过飞行方向的加... 提出了一种基于低成本MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统,包括MEMS速率陀螺、MEMS磁强计、单轴MEMS加速度传感器.重点研究了基于扩展Kalman滤波(EKF)的姿态估计创新算法,通过速率陀螺更新误差状态四元数计算姿态角,并通过飞行方向的加速度传感器和三轴磁强计来补偿陀螺漂移和姿态角误差,利用扩展卡尔曼滤波方程消除瞬时干扰,实现高动态姿态测量.系统的仿真和高动态实验表明,姿态测量动态精度低于5°,静态精度低于0.7°. 展开更多

关键词 低成本 mems惯性传感器 姿态测量 卡尔曼滤波

下载PDF 职称材料

基于MMD迁移学习的MEMS惯性传感器故障诊断方法 被引量：2

2

作者 高彤 盛蔚 +1 位作者 尹艳召 杜雪洁 《太原科技大学学报》 2023年第2期97-104,110,共9页

针对微机电系统(MEMS)惯性传感器温度诱导故障诊断任务,提出了一种基于最大平均差异(MMD)迁移学习的故障诊断方法,解决了离线样本充足而在线故障样本不足情况下的在线故障诊断问题。将MEMS惯性传感器在线故障诊断的问题转化为一个深度... 针对微机电系统(MEMS)惯性传感器温度诱导故障诊断任务,提出了一种基于最大平均差异(MMD)迁移学习的故障诊断方法,解决了离线样本充足而在线故障样本不足情况下的在线故障诊断问题。将MEMS惯性传感器在线故障诊断的问题转化为一个深度迁移学习问题,其中具有完整标签的离线样本作为迁移学习的源域,在线条件下的样本作为目标域;设计了基于多尺度卷积神经网络的故障模式识别方法;提出了一种基于MMD的迁移学习方法,将基于源域样本训练的模型迁移到目标域中,该方法采取了一种基于源域与目标域差异分析的半监督学习策略,使模型在目标域上获得满意的故障诊断性能。实验表明,提出的故障诊断方法较其他基于迁移学习的故障诊断方法在MEMS惯性传感器故障诊断任务中具有更好性能。 展开更多

关键词 故障诊断 最大平均差异(MMD) 迁移学习 卷积神经网络 mems惯性传感器

下载PDF 职称材料

基于磁/惯性传感器旋转弹体定姿的Kalman滤波器设计 被引量：6

3

作者 李玎 卜雄洙 +1 位作者 向超 曹志谦 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期76-80,共5页

微惯性传感器精度较低,其漂移会引起很大的姿态误差,不能提供长时间稳定姿态;磁传感器组合的姿态角误差不随时间累积但姿态角更新速度慢。针对这一问题提出了利用磁/惯性传感器构建低成本姿态探测系统的方案,设计了Kalman滤波器融合二... 微惯性传感器精度较低,其漂移会引起很大的姿态误差,不能提供长时间稳定姿态;磁传感器组合的姿态角误差不随时间累积但姿态角更新速度慢。针对这一问题提出了利用磁/惯性传感器构建低成本姿态探测系统的方案,设计了Kalman滤波器融合二者信息——以磁传感器解算的姿态角和等效旋转矢量法解算的姿态角之差作为观测量,以惯性传感器的漂移和姿态误差角作为状态变量,整个解算过程无需使用地磁场强度。仿真结果表明了该算法的有效性,二者组合定姿可实现高精度的姿态测量。 展开更多

关键词 旋转弹体 微惯性传感器 磁传感器 KALMAN滤波器 姿态确定

下载PDF 职称材料

基于智能手机/MEMS惯性传感器的隧道病害定位研究 被引量：4

4

作者 贺志勇 钟诚 +1 位作者 杨永红 凌艳城 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第5期1023-1032,共10页

为了解决检测或养护人员难以定位大长隧道病害的问题,创新性地提出将智能手机/MEMS惯性传感器定位技术运用于隧道病害检测中。对原有的行人航位推算(PDR)算法进行了优化,将连续性检测和相似性检测引入到步态检测算法中,充分考虑检测中... 为了解决检测或养护人员难以定位大长隧道病害的问题,创新性地提出将智能手机/MEMS惯性传感器定位技术运用于隧道病害检测中。对原有的行人航位推算(PDR)算法进行了优化,将连续性检测和相似性检测引入到步态检测算法中,充分考虑检测中的“假走”状态,将“5步检测”和“3 s检测”方法运用于起步检测中,提高了步态检测方法的准确性。结合隧道检测规范,设计了一种适合在电子地图中显示病害位置的方法,实现了隧道内病害定位和病害标识等功能。对广州市某隧道进行实地定位测试,试验结果表明:该定位方法最大定位误差在3 m以下(人眼病害可识别范围),满足病害检测距离要求,可使检测人员快速定位病害位置。 展开更多

关键词 智能手机 mems惯性传感器 航位推算算法 隧道病害定位

下载PDF 职称材料

MIMU系统设计及MEMS陀螺仪温度漂移补偿 被引量：4

5

作者 姚军军 任建新 +1 位作者 贾继超 王晓彬 《测控技术》 CSCD 北大核心 2010年第11期22-25,共4页

针对温度对MEMS陀螺仪的零偏影响较大的问题,以LCG50型陀螺仪为试验对象,通过温度试验拟合出零偏、温度测量值与时间的函数关系,并利用拉格朗日插值法建立了全温度范围内陀螺仪零偏的温度补偿模型,同时进行了MIMU系统DSP温度补偿程序设... 针对温度对MEMS陀螺仪的零偏影响较大的问题,以LCG50型陀螺仪为试验对象,通过温度试验拟合出零偏、温度测量值与时间的函数关系,并利用拉格朗日插值法建立了全温度范围内陀螺仪零偏的温度补偿模型,同时进行了MIMU系统DSP温度补偿程序设计。实验结果表明,利用此温度补偿模型可有效地抑制陀螺仪零偏,提高惯性测量单元的测量精度,具有很好的实用价值。 展开更多

关键词 MIMU mems惯性传感器 零偏 温度补偿 拉格朗日插值法

下载PDF 职称材料

附加运动约束的MEMS惯性传感器融合定姿算法 被引量：3

6

作者 陆欣 刘忠 +1 位作者 谢宇 何爱林 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2019年第1期100-106,共7页

针对MEMS惯性传感器因精度低、误差随时间累积导致无法满足长时间姿态测量要求的问题,提出了一种附加运动约束的姿态估计方法,即在以陀螺仪解算的姿态信息作为系统预测、以加速度计与磁强计解算的姿态信息作为系统量测的基础上,将载体... 针对MEMS惯性传感器因精度低、误差随时间累积导致无法满足长时间姿态测量要求的问题,提出了一种附加运动约束的姿态估计方法,即在以陀螺仪解算的姿态信息作为系统预测、以加速度计与磁强计解算的姿态信息作为系统量测的基础上,将载体运动约束作为虚拟观测量输入滤波器。同时,针对传统EKF算法精度不高的问题,提出了一种新的滤波融合算法,即迭代更新扩展卡尔曼滤波(iterated update extended Kalman filter,IU-EKF)。新算法通过将当前量测信息逐步引入量测更新过程实现后验状态估计,从而达到减弱观测模型非线性、提高滤波估计精度的目的。数值仿真结果表明:本文算法的姿态估计精度较传统的"双矢量法+EKF"模式有大幅提升。 展开更多

关键词 姿态估计 mems惯性传感器 运动约束 迭代更新 卡尔曼滤波

下载PDF 职称材料

基于STM32的舰船横摇周期测量与存储系统设计 被引量：3

7

作者 郑振宇 王英福 郑智林 《国外电子测量技术》 2016年第2期102-106,共5页

针对传统舰船周期测量方法费时、费力、精度低等问题,设计开发了一种舰船摇摆周期自动测量与存储系统。系统以STM32系列微处理器为核心,利用MEMs惯性器件与磁阻传感器构建姿态敏感单元,应用旋转矢量姿态更新算法实时跟踪舰船摇摆角变化... 针对传统舰船周期测量方法费时、费力、精度低等问题,设计开发了一种舰船摇摆周期自动测量与存储系统。系统以STM32系列微处理器为核心,利用MEMs惯性器件与磁阻传感器构建姿态敏感单元,应用旋转矢量姿态更新算法实时跟踪舰船摇摆角变化,采用频域周期测量方法并配合SD卡存储单元与FATFS Module文件系统,可实现舰船摇摆角、摇摆周期的实时测量与连续存储。摇摆台测试实验表明:系统可实时监测摇摆角变化,角度测量精度优于0.5°,周期测量精度可达0.1s,采用锂电池独立供电可稳定、连续工作30天,完全满足舰船海上摇摆数据监测与存储的要求,具有较强的工程应用价值。 展开更多

关键词 摇摆周期测量 STM32 mems惯性器件

下载PDF 职称材料

基于MEMS惯性器件的微型船用组合测姿系统设计 被引量：3

8

作者 赵琳 刘付强 +1 位作者 王文晶 徐博 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第14期4433-4436,共4页

首先构造了基于Kalman滤波的MEMS陀螺仪、加速度计和磁强计的姿态测量系统,在证明船舶机动运动产生的干扰加速度会引起Kalman滤波发散的基础上,构造了径向基函数神经网络姿态系统以克服干扰加速度的这种不利影响,并提出了基于神经网络与... 首先构造了基于Kalman滤波的MEMS陀螺仪、加速度计和磁强计的姿态测量系统,在证明船舶机动运动产生的干扰加速度会引起Kalman滤波发散的基础上,构造了径向基函数神经网络姿态系统以克服干扰加速度的这种不利影响,并提出了基于神经网络与kalman滤波的组合姿态测量系统的设计方案,对设计的组合姿态测量系统进行了仿真试验。试验结果表明,组合姿态测量系统即使在干扰加速度存在的情况下也可以完成船舶姿态的实时准确估计,可满足船用设备中低精度姿态测量系统使用要求。 展开更多

关键词 mems惯性器件 KALMAN滤波 姿态测量系统 神经网络

下载PDF 职称材料

基于GPS与惯性组件的复合测姿系统设计 被引量：2

9

作者 韩学帅 王磊 郝永平 《成组技术与生产现代化》 2017年第1期34-38,共5页

针对微小型载体空间有限而无法安装大型测姿系统,提出了一种低成本的微型复合测姿方案.复合测姿系统由单天线GPS和MEMS惯性组件构成.利用扩展卡尔曼滤波将单天线GPS和MEMS惯性组件信息融合,提高了姿态估计精度.室外车载实验结果表明,利... 针对微小型载体空间有限而无法安装大型测姿系统,提出了一种低成本的微型复合测姿方案.复合测姿系统由单天线GPS和MEMS惯性组件构成.利用扩展卡尔曼滤波将单天线GPS和MEMS惯性组件信息融合,提高了姿态估计精度.室外车载实验结果表明,利用该复合测姿系统解算的滚角和俯仰角误差可控制在1°以内,航向角误差可控制在2°以内. 展开更多

关键词 单天线GPS mems惯性组件 姿态估计 车栽实验

下载PDF 职称材料

基于捷联惯导的管道轨迹检测算法 被引量：1

10

作者 杜映 李天剑 王会香 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2014年第6期60-64,79,共6页

为了获得参数未知的一般性管道的轨迹,设计了搭载MEMS惯性传感器(Inertial Measurement Unit,IMU)的管道检测器。通过STM32数据采集系统实时获得三轴加速度计和三轴陀螺仪的测量数据,利用捷联惯导技术的基本原理,解算管道检测器姿态、... 为了获得参数未知的一般性管道的轨迹,设计了搭载MEMS惯性传感器(Inertial Measurement Unit,IMU)的管道检测器。通过STM32数据采集系统实时获得三轴加速度计和三轴陀螺仪的测量数据,利用捷联惯导技术的基本原理,解算管道检测器姿态、速度和位置,从而解算管道轨迹。经过对纯惯性导航系统误差特性的分析,得到了静止状态下的误差传播曲线,对垂直通道和水平通道补偿后,将误差降低到可接受范围内。 展开更多

关键词 管道轨迹 mems惯性传感器 捷联惯导 姿态解算

下载PDF 职称材料

基于机动性补偿的GPS／MEMS微惯性器件组合方法 被引量：1

11

作者 王松 战榆莉 +1 位作者 田波 李志峰 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期82-87,共6页

提出了一种新的GPS／MEMS微惯性器件组合方法，并根据组合结构的需求。设计了基于载体机动模型和卡尔曼滤波器的GPS信息滤波算法来获取由于载体轨迹机动引起的加速度，从而对基于MEMS微惯性器件的姿态测量算法进行载体机动性补偿，得到... 提出了一种新的GPS／MEMS微惯性器件组合方法，并根据组合结构的需求。设计了基于载体机动模型和卡尔曼滤波器的GPS信息滤波算法来获取由于载体轨迹机动引起的加速度，从而对基于MEMS微惯性器件的姿态测量算法进行载体机动性补偿，得到的姿态信息对GPS信号失锁不敏感，避免了传统GPS／INS组合方式在无GPS辅助时由于MEMS器件精度低而导致的姿态误差快速、无限增长的问题，而且运算量小，适合在微小型系统上实现。跑车试验表明，该新组合算法与传统GPS／INS组合相比，姿态精度略有下降，但远好于未作机动性补偿的MEMS微惯性器件的姿态测量算法。 展开更多

关键词 GPS/INS组合 mems微惯性器件 姿态估计 载体机动性补偿 卡尔曼滤波

下载PDF 职称材料

智能手机传感器标定的似线性模量方法

12

作者 余前勇 刘志平 《测绘地理信息》 2016年第6期20-24,共5页

探讨了智能手机惯性传感器校正的九参数模型的6种形式,利用模量方程构建椭球模型,并通过多项式分解得到类似线性化的迭代模型,进而提出了一种似线性模量标定方法。利用该方法进行手机传感器多位置标定实验时,无需严格控制传感器标定位... 探讨了智能手机惯性传感器校正的九参数模型的6种形式,利用模量方程构建椭球模型,并通过多项式分解得到类似线性化的迭代模型,进而提出了一种似线性模量标定方法。利用该方法进行手机传感器多位置标定实验时,无需严格控制传感器标定位置或姿态,便可获得传感器的校正参数。以三星S3手机采集的加速度计和陀螺仪数据进行标定实验,计算结果与分析表明,所提方法适用于智能手机传感器的快速标定。 展开更多

关键词 智能手机 惯性微机电传感器 误差标定 九参数模型 似线性模量法

原文传递

消费级MEMS惯性传感器的工程快速筛选方法

13

作者 杜少林 陈书钊 +2 位作者 陈鹏光 曾春华 陈剑鸣 《曲阜师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第4期64-68,共5页

低成本MEMS惯性测量单元(IMU)在商业上得到广泛应用,但由于MEMS工艺、检测电路等条件的限制,MEMS惯性测量单元在精度和可靠性方面存在劣势,其中有一部分完全不能使用.针对这一问题,提出一种切实可行的MEMS惯性传感器的工程快速筛选方法... 低成本MEMS惯性测量单元(IMU)在商业上得到广泛应用,但由于MEMS工艺、检测电路等条件的限制,MEMS惯性测量单元在精度和可靠性方面存在劣势,其中有一部分完全不能使用.针对这一问题,提出一种切实可行的MEMS惯性传感器的工程快速筛选方法,设计了24传感器的批量数据采集平台;根据Allan方差原理,对15枚MPU6050进行了原始数据曲线和Allan标准差的双对数曲线的计算和绘制.通过分析,剔除了其中的6枚不能够使用的器件,确定了9枚平均性能器件,剔除率达40%.避免了因劣质器件问题导致实验数据不可靠性以及影响用户的体验,大幅度节约MEMS惯性传感器的筛选时间,确保了后续系统集成的顺利进行.该方法也适用于高成本MEMS惯性传感器筛选出优质器件. 展开更多

关键词 mems惯性测量单元 快速筛选 ALLAN方差 数据采集系统 MPU6050

下载PDF 职称材料

多惯性传感器的数据采集及其质量筛选研究

14

作者 杜少林 陈剑鸣 《青岛大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第4期25-30,共6页

MEMS惯性传感器在商业上得到广泛应用,但由于MEMS工艺、检测电路等条件的限制,在精度和可靠性方面存在劣势,有些传感器误差较大或完全损坏。为此,设计了基于STM32的多惯性传感器数据采集系统,通过实验采集了大量的传感器数据,在惯性传... MEMS惯性传感器在商业上得到广泛应用,但由于MEMS工艺、检测电路等条件的限制,在精度和可靠性方面存在劣势,有些传感器误差较大或完全损坏。为此,设计了基于STM32的多惯性传感器数据采集系统,通过实验采集了大量的传感器数据,在惯性传感器的误差分析的基础上,提出了MEMS惯性传感器快速筛选方法,基于该方法对采购的批量MEMS惯性传感器进行了筛选,剔除了不可靠的传感器。结果表明,该系统稳定可靠、数据采集真实准确,快速筛选方法对MEMS惯性传感器的筛选十分有效,可用于工程实践中。 展开更多

关键词 mems惯性传感器 STM32 数据采集系统 误差分析 快速筛选

下载PDF 职称材料

基于奇异谱分解的微机械加速度计振动噪声抑制方法 被引量：5

15

作者 伍宗伟 姚敏立 +2 位作者 马红光 马帮立 田方浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期70-75,共6页

微机械(MEMS)惯性传感器成本低的同时噪声较大,易受振动信号的干扰。为了利用微机械惯性传感器构成低成本姿态估计系统,提出了一种基于奇异谱分解(SSA)的振动噪声预处理方法。SSA方法的实质是利用延迟扩维矩阵进行主成分分析,其延迟相... 微机械(MEMS)惯性传感器成本低的同时噪声较大,易受振动信号的干扰。为了利用微机械惯性传感器构成低成本姿态估计系统,提出了一种基于奇异谱分解(SSA)的振动噪声预处理方法。SSA方法的实质是利用延迟扩维矩阵进行主成分分析,其延迟相关的算法能够有效地分离出加速度计测量值中的趋势项与周期项,趋势项中包含有需要的姿态变化信号,周期项即为低频振动噪声,根据过零点检测方法提取出趋势项,将该趋势项作为加速度计的测量值,即可实现对振动噪声信号的抑制,有效地提高姿态估计精度。实际的跑车实验验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 奇异谱分析 独立分量分析 微机械惯性传感器 趋势项 振动噪声 姿态估计 singular spectral ANALYSIS (SSA) independent component ANALYSIS (ICA)

下载PDF 职称材料