一种基于MEMS的微惯性测量单元标定补偿方法 被引量：14

1

作者 孙宏伟 房建成 盛蔚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期439-442,共4页

根据微机电系统MEMS（Micro Electronic Mechanical System）惯性器件的特点，在建立微惯性测量单元MIMU（Micro Inertial Measurement Unit）角速度及加速度误差数学模型的基础上，提出一种适用于MIMU的、仅采用单轴速率转台（无指北... 根据微机电系统MEMS（Micro Electronic Mechanical System）惯性器件的特点，在建立微惯性测量单元MIMU（Micro Inertial Measurement Unit）角速度及加速度误差数学模型的基础上，提出一种适用于MIMU的、仅采用单轴速率转台（无指北装置）的“动态翻转6位置”快速标定补偿方法．与传统标定方法相比，标定补偿方法简单便捷，可以一次确定出MIMU的45个误差系数，辨识误差系数精度高，尤其适用于低精度捷联惯性测量单元．通过理论分析、推导以及大量的实验验证，标定补偿方法可以将MIMU的精度提高2～3个数量级． 展开更多

关键词 微惯性测量单元(mimu) 标定补偿 误差模型 动态翻转6位置

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MEMS微型惯性测量组合的标定 被引量：8

2

作者 陈湾湾 陈智刚 付建平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第12期36-38,41,共4页

由于MEMS器件的特殊性,在使用前必须进行标定。在MEMS器件误差数学模型的基础上,根据MEMS微惯性组合的十二位置标定方法,标定MIMU加速度计和陀螺仪的零偏稳定性和安装误差角,并将该方法应用于某MIMU的实验室标定中,验证了该标定方法的... 由于MEMS器件的特殊性,在使用前必须进行标定。在MEMS器件误差数学模型的基础上,根据MEMS微惯性组合的十二位置标定方法,标定MIMU加速度计和陀螺仪的零偏稳定性和安装误差角,并将该方法应用于某MIMU的实验室标定中,验证了该标定方法的可行性。根据实验结果,对加速度计和陀螺仪的输出进行快速补偿,能进一步提高MIMU的姿态解算和导航精度。 展开更多

关键词 微惯性测量组合(mimu) 标定 零偏 交叉耦合系数 安装误差角

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基于Cortex-M4的多传感器组合导航系统设计 被引量：7

3

作者 杨欢 熊剑 +1 位作者 郭杭 衷卫声 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第2期88-90,93,共4页

针对移动机器人导航定位需求,设计了一种低成本、便携式的多传感器组合导航系统。采用ARM Cortex—M4内核的STM32F407处理器为电路核心,利用微惯性测量单元(MIMU)、全球卫星定位系统(GPS)以及电子罗盘作为导航数据源,进行了相关的硬件设... 针对移动机器人导航定位需求,设计了一种低成本、便携式的多传感器组合导航系统。采用ARM Cortex—M4内核的STM32F407处理器为电路核心,利用微惯性测量单元(MIMU)、全球卫星定位系统(GPS)以及电子罗盘作为导航数据源,进行了相关的硬件设计;采用移动导航平台进行实验验证,通过实测数据进行分析,结果表明:该组合导航系统可以有效提高导航精度,使其导航定位经纬度误差稳定在1.0 m左右,航向角误差稳定在0.8°以内,对移动机器人导航有一定的参考价值。 展开更多

关键词 移动机器人 微惯性测量单元(mimu) 全球定位系统(GPS) 电子罗盘 组合导航

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基于MEMS传感器的车载微惯性测量单元设计 被引量：7

4

作者 杨文华 石存杰 +2 位作者 秦洪武 王启唐 李正盛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第1期121-124,共4页

为了感知汽车姿态,利用MEMS传感器自主设计了一种车载微惯性测量单元(MIMU),详细介绍了三轴MEMS加速度计、三轴MEMS陀螺和正六面体的设计。该单元具有成本低、精度高、体积小,且便于标定等优点,可以方便地运用到汽车姿态实时监测系统中... 为了感知汽车姿态,利用MEMS传感器自主设计了一种车载微惯性测量单元(MIMU),详细介绍了三轴MEMS加速度计、三轴MEMS陀螺和正六面体的设计。该单元具有成本低、精度高、体积小,且便于标定等优点,可以方便地运用到汽车姿态实时监测系统中。给出了单元的标定方法,分析了其误差来源,建立误差模型以及自主设计了标定系统。实验结果表明:该单元能有效地消除信号干扰,具有满意的精度要求,可对运用该单元进行汽车姿态监测等提供理论研究与工程应用参考。 展开更多

关键词 汽车姿态 微机电系统 微惯性测量单元 标定 误差模型

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微惯性测量单元设计及其误差补偿模型的研究 被引量：5

5

作者 王亚凯 周军 于晓洲 《测控技术》 CSCD 北大核心 2009年第1期5-8,共4页

针对微惯性测量单元(MIMU)小体积、低功耗、低成本、高实时性的应用需求,设计了一种基于ARM和MEMS惯性器件的MIMU系统,并根据实验中得到的惯性器件的误差特性建立了一种惯性器件误差补偿模型,然后在硬件系统上进行了实验验证。利用该模... 针对微惯性测量单元(MIMU)小体积、低功耗、低成本、高实时性的应用需求,设计了一种基于ARM和MEMS惯性器件的MIMU系统,并根据实验中得到的惯性器件的误差特性建立了一种惯性器件误差补偿模型,然后在硬件系统上进行了实验验证。利用该模型对惯性器件测量结果进行修正,可以有效抑制误差,提高MIMU的测量精度。整个系统能满足使用精度要求。 展开更多

关键词 MEMS惯性器件 ARM 微惯性测量单元(mimu) 误差补偿模型

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微惯性测量单元的标定技术研究 被引量：7

6

作者 乌伟 赵严 +1 位作者 宁永权 梁有财 《电光与控制》 北大核心 2013年第8期54-57,共4页

精确的误差标定技术是提高惯导系统精度的重要基础,故在使用前要对惯性测量单元进行标定。根据误差来源建立了陀螺和加速度计的误差模型,提出并推导了一种采用多位置和速率相结合的标定方法。利用多位置试验标定出加速度计的零偏、标度... 精确的误差标定技术是提高惯导系统精度的重要基础,故在使用前要对惯性测量单元进行标定。根据误差来源建立了陀螺和加速度计的误差模型,提出并推导了一种采用多位置和速率相结合的标定方法。利用多位置试验标定出加速度计的零偏、标度系数、安装误差,陀螺的零偏以及与加速度有关的误差系数,利用正负对称的速率试验法标定出陀螺的标度因数和安装误差。将算法进行仿真验证,能有效减少误差,具有一定的工程应用价值。 展开更多

关键词 捷联惯导 无人机 微惯性测量单元 参数标定 速率试验

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基于MEMS和GPS的驾驶行为和车辆状态监测系统设计 被引量：6

7

作者 秦洪武 石存杰 刘军 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2012年第9期79-82,共4页

为了适应智能车辆辅助驾驶系统对驾驶和车辆状态监测的要求,利用MEMS惯性传感器自主设计了微惯性测量单元,并结合GPS设计了一种驾驶行为和车辆状态监测系统,实现对驾驶员操纵动作的感知、汽车6自由度运动状态参数和汽车运行车速的实时... 为了适应智能车辆辅助驾驶系统对驾驶和车辆状态监测的要求,利用MEMS惯性传感器自主设计了微惯性测量单元,并结合GPS设计了一种驾驶行为和车辆状态监测系统,实现对驾驶员操纵动作的感知、汽车6自由度运动状态参数和汽车运行车速的实时监测。介绍了MEMS传感器的选型,设计,安装和布置。实车道路实验结果表明:系统对驾驶员踩踏刹车踏板、离合器踏板和变换档位的操纵动作的感知效果较好,侧向加速度和方向盘转角的理论识别曲线与实车实验曲线在趋势上比较吻合。该系统为开发驾驶人员操纵动作自动识别系统提供理论基础和技术支持,也可为提高汽车行驶性和安全性提供重要的理论依据和工程应用指导。 展开更多

关键词 微机电系统 微惯性测量单元 全球定位系统 驾驶行为 状态监测

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H_∞滤波在微惯性组合导航系统中的应用 被引量：5

8

作者 陈志刚 陈刚 +1 位作者 仲昕 刘俊 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期456-459,463,共5页

基于微机电(MEMS)惯性仪表构成的微惯性测量装置(MIMU),其系统噪声特性不确定,影响了卡尔曼滤波器收敛过程,从而对MIMU/GPS组合系统性能产生不利影响。将鲁棒H∞滤波技术应用于该组合系统,确定了一种H∞滤波求解方法,给出了滤波器的推... 基于微机电(MEMS)惯性仪表构成的微惯性测量装置(MIMU),其系统噪声特性不确定,影响了卡尔曼滤波器收敛过程,从而对MIMU/GPS组合系统性能产生不利影响。将鲁棒H∞滤波技术应用于该组合系统,确定了一种H∞滤波求解方法,给出了滤波器的推导步骤。该算法虽不具备最优滤波特性,但却具有更好的稳定性和鲁棒性。通过仿真实验,确定了H∞滤波器中的性能因子γ具体数值,使滤波器在可接受的估计精度下具有最佳鲁棒效果,它能在复杂的噪声环境下很好地估计出MIMU的主要误差,验证了H∞滤波对于噪声的不敏感程度和鲁棒性,提高了MIMU/GPS这类组合导航系统整体性能。 展开更多

关键词 微惯性测量装置 组合导航 H∞滤波 鲁棒

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一种微惯性测量系统设计研究 被引量：5

9

作者 秦辉 史步海 《电子工艺技术》 2009年第1期32-36,共5页

在一些航行体控制中需要较高精度的运动测量信息作为导航状态输入。介绍了一种基于MEMS器件的微惯性测量系统的设计,研究了Kalman滤波信息融合算法在此系统的具体应用和传感器的标定方法,并针对该系统设计了一种检验方案,实验Matlab仿... 在一些航行体控制中需要较高精度的运动测量信息作为导航状态输入。介绍了一种基于MEMS器件的微惯性测量系统的设计,研究了Kalman滤波信息融合算法在此系统的具体应用和传感器的标定方法,并针对该系统设计了一种检验方案,实验Matlab仿真结果表明,系统合理可行。该系统结构简单,为捷联系统的小型化提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 微惯性测量组合 卡尔曼滤波 传感器 MEMS MATLAB

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基于FPGA的微惯性测量组合电路设计 被引量：4

10

作者 徐苛杰 何鹏举 张冰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期2536-2539,2543,共5页

为了适应战术技术需要,微惯性测量装置要求具有体积小、重量轻、速度快、实时性能高等特性,目前还没有较好的方法来实现.本文提出了一种基于FPGA的硬件体系结构,在FPGA片内使用硬件描述语言编程构建了微惯性测量组合的信号采集、处理与... 为了适应战术技术需要,微惯性测量装置要求具有体积小、重量轻、速度快、实时性能高等特性,目前还没有较好的方法来实现.本文提出了一种基于FPGA的硬件体系结构,在FPGA片内使用硬件描述语言编程构建了微惯性测量组合的信号采集、处理与输出电路平台,在应用中取得了较好的效果.该电路设计具有较强的通用性,在选用不同敏感元件时可通过在线编程迅速重构FPGA片内系统,形成新的微惯性测量组合. 展开更多

关键词 微惯性测量组合(mimu) FPGA 电路设计

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MEMS加速度计误差的高精度标定方法 被引量：4

11

作者 王小春 李荣冰 +1 位作者 杭义军 孙永荣 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2012年第11期743-748,共6页

针对微小型惯性测量单元(MIMU)工程应用的实际条件,设计了MEMS加速度计组安装误差与温度漂移误差的两步解耦标定方法。该标定方法基于MIMU结构封装确定、三轴加速度计之间安装关系固定、非正交因数稳定不随环境温度变化的特点,在常温下... 针对微小型惯性测量单元(MIMU)工程应用的实际条件,设计了MEMS加速度计组安装误差与温度漂移误差的两步解耦标定方法。该标定方法基于MIMU结构封装确定、三轴加速度计之间安装关系固定、非正交因数稳定不随环境温度变化的特点,在常温下进行一次安装标定非正交误差,在全温范围内标定温度漂移误差。实验结果表明,该标定方法校正了加速度计的温度漂移误差和非正交误差,在全温范围内加速度计的使用精度提高了一个数量级,且该模型具有良好的重复性,便于工程实现。 展开更多

关键词 微型惯性测量单元(mimu) MEMS加速度计 误差模型 六位置标定 温度补偿

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高旋弹用惯性测量系统多量程传感器组合设计 被引量：4

12

作者 刘秀锋 李杰 +3 位作者 侯利朋 刘一鸣 刘俊 陈伟 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第11期82-84,88,共4页

由于高旋武器弹药在初始时刻具有高转速和高加速度的特点,使半捷联MEMS惯性测量系统的减旋系统超调大,致使MEMS惯性传感器测得瞬时数据大,超出量程,影响数据分析与解算,提出一种适用于高旋弹用的多量程传感器组合设计,采用多量程的惯性... 由于高旋武器弹药在初始时刻具有高转速和高加速度的特点,使半捷联MEMS惯性测量系统的减旋系统超调大,致使MEMS惯性传感器测得瞬时数据大,超出量程,影响数据分析与解算,提出一种适用于高旋弹用的多量程传感器组合设计,采用多量程的惯性传感器和MIMU组合将弹体各个飞行阶段的数据进行测量;用A/D转换器将其输出的模拟量转换为数字量,通过FPGA模拟通信口接收数据并存储在FLSAH中,实现对半捷联惯性测量系统的实时记录。通过高速飞行仿真转台试验验证:该设计能实时准确采集并存储弹体信息,对常规弹药的制导化具有很大的应用价值。 展开更多

关键词 惯性测量 多量程 超量程 微惯性测量单元

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基于级联卡尔曼滤波的动基座MIMU初始对准方法

13

作者 侯梦婷 王雪梅 +2 位作者 单斌 许哲 李灿 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第11期113-119,共7页

为了实现低成本微惯性测量单元(MIMU)的自对准功能、提高自对准精度,提出了一种基于级联卡尔曼滤波(KCF)的动基座GPS单天线辅助MIMU自对准方法。首先,对GPS单天线测得的速度矢量随机误差进行了总平均经验模态分解(MEEMD),信号重构后使... 为了实现低成本微惯性测量单元(MIMU)的自对准功能、提高自对准精度,提出了一种基于级联卡尔曼滤波(KCF)的动基座GPS单天线辅助MIMU自对准方法。首先,对GPS单天线测得的速度矢量随机误差进行了总平均经验模态分解(MEEMD),信号重构后使用卡尔曼滤波对其降噪解算得到航向角测量;其次,以基座姿态角和陀螺常值漂移为状态量建立了系统的状态方程,并融合加速度计和GPS单天线测量信息,建立了系统的观测方程;然后,使用自适应无迹卡尔曼滤波进行信息融合,实现了基座姿态角的最优估计。经仿真验证对比,所提算法有效提高了自对准精度。仿真结果验证了所提算法在GPS单天线辅助MIMU自对准中的优越性。 展开更多

关键词 微惯性测量单元 初始对准 总平均经验模态分解 自适应级联卡尔曼滤波

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突变状态下的随钻测量信号滤波处理算法 被引量：3

14

作者 杨金显 李明奇 晁丽君 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第10期123-125,128,共4页

为减小随机的突变信号对姿态解算精度的影响,提出一种自调节突变滤波(SACF)算法。构建随钻测量系统及动态测量方程;通过突变模型判断观测值是否发生突变并设计滤波算法;设计模拟和实际钻进实验,并将所提算法性能与未滤波效果进行比较。... 为减小随机的突变信号对姿态解算精度的影响,提出一种自调节突变滤波(SACF)算法。构建随钻测量系统及动态测量方程;通过突变模型判断观测值是否发生突变并设计滤波算法;设计模拟和实际钻进实验,并将所提算法性能与未滤波效果进行比较。实验结果表明:所提算法可以有效处理强干扰环境中突变信号干扰,提高系统测量精度。 展开更多

关键词 随钻测量 微惯性测量单元(mimu) 突变滤波 钻具姿态测量

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MIMU中加速度计组离心机标定补偿技术研究 被引量：3

15

作者 张睿哲 刘玉县 +2 位作者 何春华 庄捷辉 吴涛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第10期36-39,共4页

微惯性测量单元(MIMU)使用离心机标定时,内部加速度计组集成安装误差和MIMU安装误差,导致加速度计实际受到的离心加速度激励与设置不一致,引入输入误差,影响标定精度。基于减小输入误差定标的影响,提出一种消除加速度输入误差的标定分... 微惯性测量单元(MIMU)使用离心机标定时,内部加速度计组集成安装误差和MIMU安装误差,导致加速度计实际受到的离心加速度激励与设置不一致,引入输入误差,影响标定精度。基于减小输入误差定标的影响,提出一种消除加速度输入误差的标定分析方法。基于离心机标定时MIMU中加速度计正反向输入状态下安装误差对称的关系,在误差模型方程中引入安装误差项,通过对两种状态下输入取代数平均,消除安装误差项。利用最小二乘法解得加速度计组误差模型系数,对加速度计组进行补偿。经试验验证:本文方法极大地提高了加速度计的精度,标度因数精度提高3.62%,交叉耦合从1.4%降低至0.16%,零偏从4.9 mgn降低至0.9 mgn。 展开更多

关键词 微惯性测量单元(mimu) 离心机 加速度计 输入误差 标度因数 交叉耦合 零偏

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基于非线性滤波的无人机组合导航新方法研究 被引量：2

16

作者 杨波 秦永元 柴艳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期2259-2263,共5页

提出一种基于微惯性测量装置/多卜勒测速系统的无人机组合导航新方法,并采用非线性滤波—Unscented卡尔曼滤波(UKF)来解决系统状态方程和量测方程的非线性问题.首先,采用低精度的微陀螺和微加速度计作为惯性测量器件构成MIMU,将其与多... 提出一种基于微惯性测量装置/多卜勒测速系统的无人机组合导航新方法,并采用非线性滤波—Unscented卡尔曼滤波(UKF)来解决系统状态方程和量测方程的非线性问题.首先,采用低精度的微陀螺和微加速度计作为惯性测量器件构成MIMU,将其与多卜勒测速系统(DVS)构成MIMU/DVS组合导航系统;然后,以MIMU和DVS的系统误差作为状态,利用各子系统输出的速度信息构造量测,设计卡尔曼滤波器,采用UKF法对导航系统误差进行估计,进而对系统进行误差校正.仿真结果表明,基于非线性滤波的MIMU/DVS无人机组合导航新方法具有较高的导航精度,同时有效地降低了系统成本,具有良好的工程应用价值. 展开更多

关键词 非线性滤波 组合导航 微惯性测量装置(mimu) 多卜勒测速系统(DVS) Unscented卡尔曼滤波(UKF)

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微惯性测量单元橡胶减振器结构设计 被引量：3

17

作者 吝海锋 沈超群 +3 位作者 杨拥军 沈路 王宁 刘译允 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第5期338-344,共7页

为减小外部环境的振动和冲击对微惯性测量单元（MIMU）的输出的影响,基于减振器六种隔振模式理论和单自由度系统无阻尼自由振动原理,选择合适的隔振模式并分析了MIMU橡胶减振器谐振频率的影响因素。通过构建有效的有限元模型分析MIMU减... 为减小外部环境的振动和冲击对微惯性测量单元（MIMU）的输出的影响,基于减振器六种隔振模式理论和单自由度系统无阻尼自由振动原理,选择合适的隔振模式并分析了MIMU橡胶减振器谐振频率的影响因素。通过构建有效的有限元模型分析MIMU减振结构的频率响应,并调整减振器内环、外环结构及减振橡胶的材料硬度等因素,设计得到了一种MIMU橡胶减振器结构。最终,通过对含减振结构的MIMU样机进行扫频振动实验,实验结果与预期设计结果一致。实验结果表明,该结构不仅减少了MIMU受内部和外部振动源的干扰,还实现了减振系统的三向等刚度。研究工作为MIMU橡胶减振器设计提供了有效可行的方法。 展开更多

关键词 微惯性测量单元(mimu) 有限元仿真 橡胶减振器 隔振 三向等刚度

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基于椭球拟合的MIMU系统自标定方法 被引量：3

18

作者 刘宇 杨磊 +2 位作者 邸克 李博 司学迁 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期292-295,共4页

针对微惯性测量单元(MIMU)测量精度的提高,提出一种自适应的MIMU系统自标定方法。通过MIMU系统陀螺仪和加速度计误差模型分析,将陀螺仪和加速度计的误差模型转化为一个线性回归方程,使用椭球拟合的最小二乘方法对MIMU系统进行拟合,最后... 针对微惯性测量单元(MIMU)测量精度的提高,提出一种自适应的MIMU系统自标定方法。通过MIMU系统陀螺仪和加速度计误差模型分析,将陀螺仪和加速度计的误差模型转化为一个线性回归方程,使用椭球拟合的最小二乘方法对MIMU系统进行拟合,最后运用多次拟合模式进行总体标定。采用实验室三轴转台进行实验验证,得到标定的姿态测量系统的精度提高了3个数量级,证实了此标定方案的可行性。 展开更多

关键词 椭球拟合 最小二乘 自标定 自适应 微惯性测量单元(mimu)

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基于空洞卷积神经网络的姿态估计算法 被引量：2

19

作者 李哲 吴珂 黄琼丹 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第7期139-142,151,共5页

针对姿态估计中存在微机电系统(MEMS)陀螺仪漂移和误差发散的问题,提出了一种基于空洞卷积神经网络(CNN)补偿微惯性测量单元(MIMU)误差的姿态估计算法。该算法利用空洞卷积神经网络学习MIMU提供的加速度和角速度数据来补偿陀螺仪的误差... 针对姿态估计中存在微机电系统(MEMS)陀螺仪漂移和误差发散的问题,提出了一种基于空洞卷积神经网络(CNN)补偿微惯性测量单元(MIMU)误差的姿态估计算法。该算法利用空洞卷积神经网络学习MIMU提供的加速度和角速度数据来补偿陀螺仪的误差,使用基于四元数的四阶龙格库塔法求解误差补偿后陀螺仪的角度。将修正后的陀螺仪数据作为预测量;加速度计和磁力计数据作为观测量,通过扩展卡尔曼滤波实现多传感器融合准确估计姿态。利用MPU9250模块进行算法对比实验,结果表明:本算法可有效降低陀螺仪随机漂移,稳定输出高精度姿态。 展开更多

关键词 姿态估计 卷积神经网络 微惯性测量单元 扩展卡尔曼滤波 四元数

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大方位失准角MIMU空中对准建模及半物理仿真 被引量：1

20

作者 曹娟娟 房建成 盛蔚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期63-66,共4页

由于快速性的要求,微小型无人机不经过地面精确初始对准就升空作业,因此MIMU(Micro Inertial Measurement Unit)空中对准在大失准角下进行.为了提高微小型无人机空中的反应速度和作业精度,把非线性误差部分作为状态变量,建立MIMU在大方... 由于快速性的要求,微小型无人机不经过地面精确初始对准就升空作业,因此MIMU(Micro Inertial Measurement Unit)空中对准在大失准角下进行.为了提高微小型无人机空中的反应速度和作业精度,把非线性误差部分作为状态变量,建立MIMU在大方位失准角下无需小角度近似的空中对准的线性模型,同时为解决噪声不确定导致滤波器发散的问题,提出将AKF(Adaptive Kalman Filter)应用在GPS(Global Positioning System)辅助MIMU的空中对准中,半物理仿真结果证实其取得了比基于非线性误差模型的EKF(Extended Kalman Filter)精度高且速度快的结果,不仅使MIMU的方位失准角由60°快速下降到2°左右,且所需时间仅为EKF的67%. 展开更多

关键词 微惯性测量单元 全球定位系统 空中对准 自适应卡尔曼滤波

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