基于MEMS传感器的高精度姿态角测量研究 被引量：21

1

作者 刘震 王雪梅 倪文波 《中国测试》 CAS 北大核心 2017年第2期6-12,共7页

针对传统姿态参考系统姿态解算容易受到载体运动加速度的干扰,导致系统精度变低、稳定性变差等问题,提出一种改进的卡尔曼滤波算法。该算法建立基于四元数的惯性系统姿态解算数学模型,并根据载体运动加速度的大小,适时调整卡尔曼滤波器... 针对传统姿态参考系统姿态解算容易受到载体运动加速度的干扰,导致系统精度变低、稳定性变差等问题,提出一种改进的卡尔曼滤波算法。该算法建立基于四元数的惯性系统姿态解算数学模型,并根据载体运动加速度的大小,适时调整卡尔曼滤波器的量测噪声方差的大小,以此减弱卡尔曼滤波过程中运动加速度对姿态角解算精度的影响。采用MEMS三轴陀螺仪、加速度计和磁阻传感器完成载体在电梯升降过程中的测量,对实验测量数据进行姿态解算,结果表明改进后的卡尔曼滤波算法能够有效减小运动加速度对姿态解算的影响,姿态角的均方根误差相对于传统的姿态参考系统降低约40%。 展开更多

关键词 姿态解算 运动加速度 互补滤波 卡尔曼滤波 MEMS传感器

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小型无人飞行器机动过程中航姿互补滤波算法研究 被引量：14

2

作者 王勇军 李智 李翔 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第7期141-150,共10页

磁惯导系统(MINS)广泛应用于小型无人飞行器的导航控制,能对加速度计、磁强计和陀螺仪等传感器的数据进行融合,得到航向与姿态信息,也被称为航姿参考系统(AHRS)。在频域实现数据融合的互补滤波算法是AHRS中的一种可靠姿态估计方法,具有... 磁惯导系统(MINS)广泛应用于小型无人飞行器的导航控制,能对加速度计、磁强计和陀螺仪等传感器的数据进行融合,得到航向与姿态信息,也被称为航姿参考系统(AHRS)。在频域实现数据融合的互补滤波算法是AHRS中的一种可靠姿态估计方法,具有简捷高效的优点。将基于不同传递函数及各种航姿表示形式的姿态互补滤波归纳为统一的广义互补滤波算法(GCF),分析该类算法中的乘性姿态误差,并引入运动加速度补偿方法,可以改善载体机动状态下的姿态精度。数值仿真及实验结果显示,GCF的滤波效果与无人机常用的卡尔曼滤波算法相当,而处理时间仅为后者的1/20,且GCF具有良好的数值稳定性,配合运动加速度补偿算法可有效消除线加速度对航姿测量的不利影响,尤其适合低成本、小型无人机应用场合。 展开更多

关键词 磁惯导系统 航姿参考系统 广义互补滤波 乘性姿态误差 运动加速度 航姿测量

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重大件设备海运加速度计算方法分析

3

作者 吴贺 张铁华 李旭 《中国水运》 2024年第5期69-71,共3页

重大件设备绑扎在运输船舶上,船舶在波浪的周期性作用下产生运动加速度,设备作用在甲板上的惯性载荷因为驳船的运动而发生变化。海运加速度是校核结构物本身强度、绑扎件强度以及支撑货物的甲板强度的关键因素。对于海运加速度求取方法... 重大件设备绑扎在运输船舶上,船舶在波浪的周期性作用下产生运动加速度,设备作用在甲板上的惯性载荷因为驳船的运动而发生变化。海运加速度是校核结构物本身强度、绑扎件强度以及支撑货物的甲板强度的关键因素。对于海运加速度求取方法,各船级社规范中的计算公式不尽相同,具体采用哪种方法求取海运加速度,需要结合项目实际情况进行综合评估来确定。本文通过列举几种常见的海运加速度计算方法,详细阐明各种计算方法的特点、适用范围和注意事项,方便工程技术人员在实际工作中快速了解并合理选择。 展开更多

关键词 重大件设备 运动加速度 船级社规范 运动分析

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融合光流与惯性传感器的扩展卡尔曼姿态滤波 被引量：5

4

作者 李翔 石琦 《电子测量技术》 北大核心 2021年第17期88-92,共5页

微型航姿系统(AHRS)采用三轴磁强计、加速度计和陀螺仪的组合实现三维姿态测量,广泛用于无人机飞控等领域。但AHRS利用重力矢量解算俯仰角和横滚角时,会受运动加速度影响而产生误差。现有抗扰算法本质上均依赖陀螺仪,在长时间运动加速... 微型航姿系统(AHRS)采用三轴磁强计、加速度计和陀螺仪的组合实现三维姿态测量,广泛用于无人机飞控等领域。但AHRS利用重力矢量解算俯仰角和横滚角时,会受运动加速度影响而产生误差。现有抗扰算法本质上均依赖陀螺仪,在长时间运动加速度干扰下易造成累积误差。提出一种采用光流传感器对运动加速度进行感测和补偿的新方法,并对重力矢量和地磁矢量进行并行估计,以提高扩展卡尔曼滤波的动态性能。实验表明,当存在水平加速度影响时,所提出的算法姿态角误差比现有算法降低50%以上,可显著改善动态航姿精度。 展开更多

关键词 航姿系统 扩展卡尔曼滤波 运动加速度 光流传感器

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重大件货物驳运波浪运动响应预报分析 被引量：5

5

作者 刘燕星 陈晓明 江峰 《广东造船》 2017年第5期30-33,共4页

通过驳船载运重大件货物时,需要对其进行适当的系固绑扎。驳船航行时处于复杂的波浪环境,其在波浪中的运动加速度响应值可作为船上货物系固有效性的校核依据。本文基于水动力频域分析和波浪谱分析方法,采用水动力计算软件分析驳船载运... 通过驳船载运重大件货物时,需要对其进行适当的系固绑扎。驳船航行时处于复杂的波浪环境,其在波浪中的运动加速度响应值可作为船上货物系固有效性的校核依据。本文基于水动力频域分析和波浪谱分析方法,采用水动力计算软件分析驳船载运桥吊的重大件货物载运系统在波浪中的运动响应,对桥吊载运绑扎系统在波浪中的运动加速度进行短期预报,作为绑扎方案安全性评估的技术依据。本文分析思路可为同类重大件货物驳运系固方案的校核提供参考。 展开更多

关键词 重大件货物驳运系统 系固绑扎 运动加速度 短期预报

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考虑运动加速度干扰的无人机姿态估计算法 被引量：3

6

作者 刘旭航 刘小雄 +2 位作者 章卫国 杨跃 郭一聪 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期12-18,共7页

为解决动态环境下无人机导航系统姿态估计易受传感器噪声和运动加速度干扰的难题,提出一种考虑运动加速度干扰的无人机姿态估计算法。首先,建立运动加速度估计模型,根据基于卡尔曼滤波的加速度误差模型和由外部传感器提供的速度信息实... 为解决动态环境下无人机导航系统姿态估计易受传感器噪声和运动加速度干扰的难题,提出一种考虑运动加速度干扰的无人机姿态估计算法。首先,建立运动加速度估计模型,根据基于卡尔曼滤波的加速度误差模型和由外部传感器提供的速度信息实现对运动加速度的精确估计,利用运动加速度估计模型获得的运动加速度对加速度计的原始值进行修正,降低动态环境下运动加速度对姿态估计的干扰。随后,搭建基于互补滤波的姿态估计模型,利用磁力计信息和修正后加速度信息构建陀螺仪修正量,对陀螺仪原始值进行修正,设计互补滤波器滤除来自加速度计和磁力计的高频噪声和来自陀螺仪的低频噪声,避免传感器噪声信号对姿态估计的干扰。最后,利用无人机试飞过程中采集的传感器信息对该算法进行实验验证。实验结果表明,该算法可以精确估计无人机机动过程中所产生的运动加速度,有效减弱传感器噪声和运动加速度对姿态估计的干扰,该算法显著提高了无人机导航系统在动态环境下姿态估计的精度和抗干扰能力。 展开更多

关键词 惯性导航 运动加速度 互补滤波 卡尔曼滤波 无人机导航

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基于旋转矩阵KF的低成本MEMS姿态解算 被引量：3

7

作者 杜红彬 康小明 杨克浊 《测控技术》 CSCD 2016年第2期52-57,共6页

针对低成本MEMS器件组合的姿态检测系统在运动加速度干扰下姿态估计精度较差等问题,提出了一种基于旋转矩阵卡尔曼滤波器(KF)的姿态解算方法。为了克服四元数法观测方程为非线性的缺点,该方法以旋转矩阵部分元素建立状态方程,并对量测... 针对低成本MEMS器件组合的姿态检测系统在运动加速度干扰下姿态估计精度较差等问题,提出了一种基于旋转矩阵卡尔曼滤波器(KF)的姿态解算方法。为了克服四元数法观测方程为非线性的缺点,该方法以旋转矩阵部分元素建立状态方程,并对量测加速度采用状态反馈估计的运动加速度进行补偿,减小了外部加速度的干扰,然后通过构造水平观测向量降低了计算复杂度,并给出了量测噪声协方差的推导。最后设计了卡尔曼滤波器对量测信息实现融合。动静态测试表明,该方法消除了累计误差,与无迹卡尔曼滤波(UKF)相比,提高了在运动加速度干扰下的姿态估计精度。 展开更多

关键词 姿态估计 卡尔曼滤波 非线性 运动加速度 构造向量

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形成期沉积盆地运动学定量分析的方法探讨 被引量：1

8

作者 陈生 《地球学报》 EI CAS CSCD 1990年第1期173-176,共4页

形成期沉积盆地的构造分析,一般包括几何学分析和力学分析。力学分析又由运动学分析和动力学分析两部分内容组成。运动学分析主要研究沉积盆地的运动轨迹、运动速度、运动加速度等物理量随时间和空间而变化的关系。动力学分析则主要研... 形成期沉积盆地的构造分析,一般包括几何学分析和力学分析。力学分析又由运动学分析和动力学分析两部分内容组成。运动学分析主要研究沉积盆地的运动轨迹、运动速度、运动加速度等物理量随时间和空间而变化的关系。动力学分析则主要研究沉积盆地的成因、控制条件、力学性质等等。运动学分析是动力学分析的基础。至今,对沉积盆地的运动学分析多属定性描述。本文将着重探讨形成期沉积盆地运动学定量分析的方法。 展开更多

关键词 沉积盆地 运动学参数 构造分析 动力学分析 运动速度 地层厚度 拗陷 定性描述 运动加速度 力学性质

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AUV重力测量的运动加速度建模及平台优选 被引量：1

9

作者 张志强 李建成 +1 位作者 郑晗 文无敌 《海洋测绘》 CSCD 2020年第4期9-16,共8页

针对适合捷联式重力仪的AUV搭载平台的选型问题,基于国内AUV实际航行数据,分析了多推进器组合、推进器和浮力舱组合、推进器和鳍舵组合等3类AUV的定深航行运动特性;推导了AUV水下航行在3个坐标轴方向上对重力仪产生的运动加速度计算公式... 针对适合捷联式重力仪的AUV搭载平台的选型问题,基于国内AUV实际航行数据,分析了多推进器组合、推进器和浮力舱组合、推进器和鳍舵组合等3类AUV的定深航行运动特性;推导了AUV水下航行在3个坐标轴方向上对重力仪产生的运动加速度计算公式,得到运动加速度与AUV水下6个自由度运动要素的解析表达式;基于运动加速度分析,讨论了适用于水下移动重力测量的AUV平台和推进装置设计,进行了AUV搭载平台的优选,并给出了重力仪安装位置建议;选定的AUV实验平台实施移动重力测量验证试验重复线精度达到0.42 mGal,验证了搭载平台优选的有效性。 展开更多

关键词 海洋测量 移动重力测量 自主水下无人航行器 运动加速度 搭载平台优选

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基于加速度和速度建模的行人导航位置估计算法研究 被引量：1

10

作者 全闻捷 周绍磊 +2 位作者 姜旭 郭家豪 戴洪德 《仪表技术》 2020年第11期29-35,共7页

位置估计是进行导航解算的最后一步,在基于足绑式惯性测量单元的行人导航中,由于足部的运动加速度变化剧烈,在采样间隔内,直接将运动加速度和速度乘以采样间隔来计算速度变化量和位置变化量的近似误差相对较大,会降低解算精度。为解决... 位置估计是进行导航解算的最后一步,在基于足绑式惯性测量单元的行人导航中,由于足部的运动加速度变化剧烈,在采样间隔内,直接将运动加速度和速度乘以采样间隔来计算速度变化量和位置变化量的近似误差相对较大,会降低解算精度。为解决这一问题,对运动加速度、速度和位置进行了建模,共得到19种模型,对这些模型在位置估计中的效果进行了比较研究,在行人导航实验中采用矩形路径和8字形路径进行了验证。实验结果表明:对加速度进行一阶至三阶的拟合后,起终点误差和路径航向误差分别平均减小了86.02%和52.39%;进一步对速度进行一阶至三阶的拟合后,精度还可以继续提升。其中误差最小的模型相比于不拟合时的起终点误差和路径航向误差分别平均减小了87.51%和57.74%。 展开更多

关键词 姿态估计 行人导航 运动加速度 速度解算 位置解算

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一种运动员运动视频和运动加速度同步采集与分析系统

11

作者 张文霞 袁健 《智能机器人》 2018年第6期63-65,72,共4页

为满足训练过程中对运动员关键部位技术特征研究的需要,开发一套运动视频和三轴运动加速度同步采集与分析系统。该系统包括上位机和下位机硬件和软件,下位机硬件包括高速摄像机和加速度采集模组,其中加速度采集模组由三轴加速度传感器... 为满足训练过程中对运动员关键部位技术特征研究的需要,开发一套运动视频和三轴运动加速度同步采集与分析系统。该系统包括上位机和下位机硬件和软件,下位机硬件包括高速摄像机和加速度采集模组,其中加速度采集模组由三轴加速度传感器、传感器数据采集模块、电源模块和WIFI无线传模块组成,加速度模组通过WIFI模块与上位机通信,高速摄像机通过网线与上位机连接;上位机由数据采集计算机及其安装其上的运动分析软件组成。该系统具有同步采集与分析功能,结合同步视频,可对运动员的关键运动部位进行运动学和动力学参数的实时采集与分析。 展开更多

关键词 运动视频 运动加速度 同步采集与分析

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澄清概念 理顺脉络——略谈力学解题三武器

12

作者 莫之灏 朱林强 《长江工程职业技术学院学报》 CAS 1994年第3期24-28,共5页

纵观整个质点力学,不论它的内容如何丰富,需要解决的问题如何千差万别,研究和分析它们的方法可归纳为三条途径。换句话说,解决物体机械运动问题有三大武器:牛顿第二运动定律,动量定理和动能定理。对一个具体问题来说,可以根据问题的约... 纵观整个质点力学,不论它的内容如何丰富,需要解决的问题如何千差万别,研究和分析它们的方法可归纳为三条途径。换句话说,解决物体机械运动问题有三大武器:牛顿第二运动定律,动量定理和动能定理。对一个具体问题来说,可以根据问题的约束条件,选择一种武器去求解它。甚或对同一个问题可以采用二种乃至三种方法去求解它。 展开更多

关键词 动能定理 动量定理 质点系 刚体力学 隔离体 牛顿第二定律 一个问题 约束条件 运动问题 运动加速度

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翻车机前自动滑行道布置与计算

13

作者 隋成民 《煤炭工程》 1981年第6期37-41,共5页

在中小型煤矿, 通常用人力或推车机将矿车推入翻车机进行卸载.现将我院为广西田东火电厂设计的翻车机前自动滑行车场介绍如下.一、车场的平面类型和纵向坡度一台单车摘钩翻车机车场的平面类型如图1.使用推车机时,为了减少矿车的冲击和... 在中小型煤矿, 通常用人力或推车机将矿车推入翻车机进行卸载.现将我院为广西田东火电厂设计的翻车机前自动滑行车场介绍如下.一、车场的平面类型和纵向坡度一台单车摘钩翻车机车场的平面类型如图1.使用推车机时,为了减少矿车的冲击和满足翻车机转动。 展开更多

关键词 翻车机 阻车器 火电厂设计 推车机 纵向坡度 田东 运动加速度 中小型煤矿 车辆数 米/秒

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多轴向经编机性能提升方法研究

14

作者 赵加洋 赵红霞 +1 位作者 黄欢 曹清林 《针织工业》 北大核心 2019年第10期20-22,共3页

分析国内外多轴向经编机的发展现状和设计要点,介绍多轴向经编机的结构组成,分析制约其转速进一步提升的因素,并提出具体解决方案。进一步利用Solidworks软件分析槽针机构、针芯机构及针床摆动机构的运动学性能。经试机验证,确认提出的... 分析国内外多轴向经编机的发展现状和设计要点,介绍多轴向经编机的结构组成,分析制约其转速进一步提升的因素,并提出具体解决方案。进一步利用Solidworks软件分析槽针机构、针芯机构及针床摆动机构的运动学性能。经试机验证,确认提出的性能提升方案可行,为多轴向经编设备的性能提升提供了良好的解决方案。 展开更多

关键词 多轴向经编机 编织系统 连杆机构 性能提升 运动加速度

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运动矢量加速度预测起始搜索点的块匹配算法

15

作者 李伟 门佳 郝倩 《计算机与数字工程》 2014年第9期1717-1720,共4页

块匹配运动估计是去除图像序列时间冗余的重要手段,在MPEG-4、H.264/AVC等视频编码标准中都得到了应用,但消耗了巨大的运算量。论文阐述了块匹配算法原理,归纳了当前运动估计中采用的各种手段,建议使用一种运动矢量加速度预测搜索起点... 块匹配运动估计是去除图像序列时间冗余的重要手段,在MPEG-4、H.264/AVC等视频编码标准中都得到了应用,但消耗了巨大的运算量。论文阐述了块匹配算法原理,归纳了当前运动估计中采用的各种手段,建议使用一种运动矢量加速度预测搜索起点的算法,利用相邻的若干参考帧中对应块的运动加速度来预测待编码块的起始运动矢量。仿真结果证明该方法效果明显,减少了搜索次数且准确度高。 展开更多

关键词 起始搜索点预测 块匹配算法 运动加速度

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用顾及大气层延迟的PVA模型Kalman滤波解算载体运动加速度

16

作者 王乐 王跃钢 +2 位作者 腾红磊 任强强 黄武星 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2016年第7期650-653,共4页

为解算航空重力测量中的载体运动加速度,对GPS载波相位伪距双差观测量进行分析。考虑对流层延迟和电离层延迟的影响,并通过对载体的运动学建模,提出一种基于PVA模型的Kalman滤波算法。相对于传统的差分方法,该算法可从相位观测量中直接... 为解算航空重力测量中的载体运动加速度,对GPS载波相位伪距双差观测量进行分析。考虑对流层延迟和电离层延迟的影响,并通过对载体的运动学建模,提出一种基于PVA模型的Kalman滤波算法。相对于传统的差分方法,该算法可从相位观测量中直接解算载体运动加速度。通过仿真分析验证,采用自适应Kalman滤波,得到的未经低通滤波处理的载体加速度标准差为7.26×10^(-3) m/s^2。 展开更多

关键词 GPS双差观测量 运动加速度 对流层延迟 电离层延迟 PVA模型

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基岩场地强地面运动加速度反应谱统计特征 被引量：23

17

作者 石树中 沈建文 楼梦麟 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第11期1300-1304,共5页

根据强地面运动加速度数据,采用经验地震动衰减关系公式,利用回归统计分析的方法,研究竖向和水平向加速度反应谱的关系。统计分析结果表明竖向地震动与水平向地震动的关系比较复杂,不同周期竖向与水平向加速度反应谱的比值受震级和震中... 根据强地面运动加速度数据,采用经验地震动衰减关系公式,利用回归统计分析的方法,研究竖向和水平向加速度反应谱的关系。统计分析结果表明竖向地震动与水平向地震动的关系比较复杂,不同周期竖向与水平向加速度反应谱的比值受震级和震中距的影响不同。用水平向加速度反应谱按简单的系数折算成竖向加速度反应谱的做法应慎重。 展开更多

关键词 基岩场地 统计特征 强地面运动加速度反应谱 水平向地震动 竖向地震动 抗震设计

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改进扩展卡尔曼滤波的四旋翼姿态估计算法 被引量：19

18

作者 王龙 章政 王立 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2017年第4期1122-1128,共7页

为了提高标准扩展卡尔曼姿态估计算法的精确度和快速性,将运动加速度抑制的动态步长梯度下降算法融入扩展卡尔曼中,提出一种改进扩展卡尔曼的四旋翼姿态估计算法。该算法在卡尔曼测量更新中采用梯度下降法进行非线性观测,消除标准扩展... 为了提高标准扩展卡尔曼姿态估计算法的精确度和快速性,将运动加速度抑制的动态步长梯度下降算法融入扩展卡尔曼中,提出一种改进扩展卡尔曼的四旋翼姿态估计算法。该算法在卡尔曼测量更新中采用梯度下降法进行非线性观测,消除标准扩展卡尔曼算法在线性化时带来的线性化误差,提高算法的准确性和快速性;对梯度下降法的梯度步长进行动态处理,使算法步长与四旋翼飞行器的运动合角速度成正比,增强微型四旋翼飞行器姿态解算的动态性能;对强机动运动过程中机体产生的运动加速度进行抑制处理,消除运动加速度对姿态解算的不利影响,提高了微型四旋翼飞行器姿态解算的跟踪精度。为了验证所设计算法的可行性和有效性,基于STM32单片机搭建四旋翼实验平台系统进行实时在线性能验证。结果表明,所设计算法能提高四旋翼飞行器在强机动、高速运动情况下的姿态跟踪精度、动态性能,增强姿态融合算法的抗干扰性,保证微型四旋翼飞行器的稳定飞行。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 扩展卡尔曼滤波器 运动加速度抑制 动态步长 梯度下降法

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基于地震波入射角的地下管道地震应力计算 被引量：18

19

作者 黄强兵 彭建兵 《地下空间与工程学报》 CSCD 2008年第5期979-984,共6页

针对目前常用的地下管道地震应力的简化计算方法未考虑地震波入射方向和地震地面运动加速度的问题,提出了基于地震波入射角的地下管道地震应力的简化计算方法。首先,以弹性地基梁理论和地震波动力学理论为基础,引入地震波入射角φ,根据... 针对目前常用的地下管道地震应力的简化计算方法未考虑地震波入射方向和地震地面运动加速度的问题,提出了基于地震波入射角的地下管道地震应力的简化计算方法。首先,以弹性地基梁理论和地震波动力学理论为基础,引入地震波入射角φ,根据管土间相互作用的原理,推导了管土之间相互作用系数—变形传递系数,求得了基于地震波入射角的地下管道直线段和弯头段的地震应力的理论计算公式,并且考虑了地震地面运动加速度。然后,通过计算实例分析了地震波入射角对于不同口径埋地管道最大地震应力的影响,与目前国内外常用地下管道地震应力计算方法对比,结果表明该方法是一种简单易行、可靠合理的方法。该方法对工程实际中地下管道的抗(防)震设计具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 地震工程 地震波入射角 地震地面运动加速度 地下管道 地震应力

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混凝土多孔砖砌体房屋抗震可靠度分析 被引量：12

20

作者 杨伟军 林立 杨春侠 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期100-104,99,共6页

通过对混凝土多孔砖砌体房屋结构的抗震可靠性研究,提出了基于概率地震烈度所对应的地面运动加速度峰值分布的可靠度计算公式和采用将各烈度地震对应的峰值加速度概率进行离散化处理的方法,基于作者早期的混凝土多孔砖墙片试验的结果推... 通过对混凝土多孔砖砌体房屋结构的抗震可靠性研究,提出了基于概率地震烈度所对应的地面运动加速度峰值分布的可靠度计算公式和采用将各烈度地震对应的峰值加速度概率进行离散化处理的方法,基于作者早期的混凝土多孔砖墙片试验的结果推导出该结构水平最大位移和累积能量耗损的双参数破坏准则,分析了混凝土多孔砖砌体房屋结构在不同地震设防区的抗震安全性能及其影响因素。 展开更多

关键词 抗震可靠度 混凝土多孔砖 双参数准则 地震烈度 地面运动加速度

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