基于惯性导航的扫地机器人系统设计 被引量：6

1

作者 张驰洲 熊根良 陈海初 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第6期885-889,共5页

针对扫地机器人行进中姿态控制难和无规划式清扫等问题,设计了一种以STM32F030R8T6微控制器为主控制器,以单轴陀螺仪GGPM01为姿态角检测传感器及以弓字形清扫方式为路径规划法的扫地机器人系统。因陀螺仪数据存在随机误差和噪声干扰,故... 针对扫地机器人行进中姿态控制难和无规划式清扫等问题,设计了一种以STM32F030R8T6微控制器为主控制器,以单轴陀螺仪GGPM01为姿态角检测传感器及以弓字形清扫方式为路径规划法的扫地机器人系统。因陀螺仪数据存在随机误差和噪声干扰,故采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和光电编码器数据进行融合,计算出机器人当前的偏航角最优估计值。再以最优偏航角和机器人速度为反馈量构成串级比例、积分、微分(PID)控制,实现机器人的直线行驶,最后采用弓字形算法实现路径规划。通过系统的仿真及软件测试,机器人以10.2~12.6 m/min的速度完成弓字形路径规划,最大角度偏移量为0.4°,验证了扫地机器人的功能特性及算法的有效性。 展开更多

关键词 STM32 单轴陀螺仪 弓字形 卡尔曼滤波 串级比例、积分、微分(PID)

下载PDF 职称材料

基于TLKF的单轴旋转SINS在线自标定方法

2

作者 胡杰 严勇杰 《计算机仿真》 北大核心 2021年第2期180-186,共7页

针对单轴旋转捷联惯性导航系统(SINS)中轴向陀螺常值漂移无法被调制抵消的问题,提出一种轴向陀螺常值漂移在线自标定方法。对轴向陀螺常值漂移误差传播路径进行了分析,指出影响轴向陀螺常值漂移估计精度主要因素包括等效东向陀螺漂移、... 针对单轴旋转捷联惯性导航系统(SINS)中轴向陀螺常值漂移无法被调制抵消的问题,提出一种轴向陀螺常值漂移在线自标定方法。对轴向陀螺常值漂移误差传播路径进行了分析,指出影响轴向陀螺常值漂移估计精度主要因素包括等效东向陀螺漂移、“数学平台”失准角、等效北向加速度计常值偏置等。建立了在线自标定Kalman滤波估计状态方程和量测方程,并设计了一种基于两级Kalman滤波的在线自标定流程。进行了计算机仿真和实际系统验证实验,实验结果表明,第二级Kalman滤波器能够较好地估计得到单轴旋转SINS轴向陀螺常值漂移及其标度因数误差,经过误差补偿后,其24h位置误差由6.71n mile减小为1.96n mile,提高了导航系统定位精度,满足中等精度SINS长时间导航需求。 展开更多

关键词 单轴旋转 捷联惯性导航系统 轴向陀螺漂移 两级卡尔曼滤波

下载PDF 职称材料

单轴旋转惯导系统中陀螺漂移的精确校准 被引量：14

3

作者 于旭东 王宇 +3 位作者 张鹏飞 谢元平 汤建勋 龙兴武 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1201-1207,共7页

基于惯导系统的误差传播特性和轴向陀螺对经纬度误差的影响规律,提出了精确校准轴向陀螺漂移的方法以解决在单轴旋转惯导系统中单轴旋转只能自动补偿与转轴垂直的陀螺漂移,不能补偿轴向陀螺漂移的问题。首先,介绍了单轴旋转惯导系统自... 基于惯导系统的误差传播特性和轴向陀螺对经纬度误差的影响规律,提出了精确校准轴向陀螺漂移的方法以解决在单轴旋转惯导系统中单轴旋转只能自动补偿与转轴垂直的陀螺漂移,不能补偿轴向陀螺漂移的问题。首先,介绍了单轴旋转惯导系统自动补偿的基本原理。然后,在静基座的条件下分析了轴向陀螺漂移、初始方位和姿态角误差、初始速度误差等对经纬度的影响规律。提出了一种利用经纬度误差作为观测量,采用最小二乘法对轴向陀螺漂移进行精确校准的新方法。最后,利用激光陀螺单轴旋转惯导系统进行了静态导航试验和跑车试验。实验结果显示,该方法对轴向陀螺漂移的辨识精度达到0.000 5(°)/h,系统的定位精度优于1nm/72h。该方法能够有效地辨识轴向陀螺漂移,使系统达到较高的导航精度,具有很强的工程实用价值。 展开更多

关键词 单轴旋转 惯导系统 陀螺漂移 精确校准 最小二乘法

下载PDF 职称材料

单轴光纤陀螺光学结构的研究与实现 被引量：8

4

作者 李绪友 张琛 张勇 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期52-55,共4页

针对实际系统中的单轴干涉式光纤陀螺仪结构与稳定性问题,提出将Lyot消偏器引入到陀螺光学结构中,新结构在不改变原陀螺光路高精度特性的基础上,使系统输入极低偏振度的自然光,提高了单轴光纤陀螺的精度和稳定性。利用琼斯矩阵与干涉矩... 针对实际系统中的单轴干涉式光纤陀螺仪结构与稳定性问题,提出将Lyot消偏器引入到陀螺光学结构中,新结构在不改变原陀螺光路高精度特性的基础上,使系统输入极低偏振度的自然光,提高了单轴光纤陀螺的精度和稳定性。利用琼斯矩阵与干涉矩阵建立了单轴干涉式光纤陀螺的系统模型,对该陀螺的输出及零点偏移情况进行了仿真分析和实验研究。结果表明,该设计结构在提高了陀螺系统的精度与稳定性的同时,还在一定程度上降低了系统对光源偏振度的要求。 展开更多

关键词 单轴光纤陀螺 模型 消偏 零偏稳定性

下载PDF 职称材料

基于单轴旋转INS/GPS组合姿态误差观测的垂线偏差测量方法 被引量：5

5

作者 戴东凯 王省书 +2 位作者 战德军 吴伟 黄宗升 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期172-178,共7页

单轴旋转INS/GPS组合导航系统的姿态误差直接受垂线偏差的影响,因此利用对单轴旋转INS/GPS组合的姿态误差观测也可实现垂线偏差的估计。首先,利用INS中的三个激光陀螺构建了激光陀螺组合体(LGU)并进行自主姿态测量,以LGU作为姿态基准以... 单轴旋转INS/GPS组合导航系统的姿态误差直接受垂线偏差的影响,因此利用对单轴旋转INS/GPS组合的姿态误差观测也可实现垂线偏差的估计。首先,利用INS中的三个激光陀螺构建了激光陀螺组合体(LGU)并进行自主姿态测量,以LGU作为姿态基准以获取INS/GPS组合的姿态误差。然后,建立垂线偏差测量的观测方程和状态方程。最终采用Kalman滤波/平滑算法同时实现垂线偏差和其他系统误差的最优估计。通过对状态变量精确、合理地建模,并利用全球重力模型补偿垂线偏差信号的低频分量,从而实现垂线偏差与系统误差的解耦。通过仿真验证了该方法的可行性,仿真所用的航迹由实测数据生成。仿真结果表明该方法能够有效地测量垂线偏差的高频扰动量。由于该方法的测量精度依赖于所采用的陀螺性能,采用角随机游走较小的陀螺可以获得较好的垂线偏差测量结果。船载实验结果表明,该方法测量得到的垂线偏差数据重复性精度优于0.5″。 展开更多

关键词 垂线偏差 单轴旋转INS GPS 激光陀螺组合体

下载PDF 职称材料

基于单轴陀螺平台的摆式列车倾摆检测系统 被引量：3

6

作者 王雪梅 倪文波 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期425-429,共5页

提出了基于单轴陀螺平台的摆式列车检测系统 ,详细分析了单轴陀螺平台系统的工作原理及其在摆式列车检测中的应用。对平台系统误差进行的分析表明 。

关键词 摆式列车 倾摆检测系统 误差分析 单轴陀螺平台 工作原理 倾摆量 倾摆控制

下载PDF 职称材料

单片集成三轴微机电陀螺仪 被引量：3

7

作者 邢朝洋 赵克 徐宇新 《导航与控制》 2017年第2期58-63,共6页

为使陀螺仪进一步小型化、集成化,提出了一种新型单片集成三轴微机电陀螺仪,该陀螺仪采用单一MEMS结构芯片实现3个轴向角速度的测量。介绍了单片三轴陀螺仪工作方式、结构设计以及电路原理,完成了MEMS结构的流片加工,对陀螺仪表头和整... 为使陀螺仪进一步小型化、集成化,提出了一种新型单片集成三轴微机电陀螺仪,该陀螺仪采用单一MEMS结构芯片实现3个轴向角速度的测量。介绍了单片三轴陀螺仪工作方式、结构设计以及电路原理,完成了MEMS结构的流片加工,对陀螺仪表头和整机进行了测试,单片三轴微机电陀螺仪x轴、y轴和z轴零偏稳定性分别达到53.4(°)/h、70.8(°)/h和18.4(°)/h,非线性度分别为1.59×10^(-4)、3.3×10^(-4)和2.18×10^(-4)。该陀螺仪具有三轴角速率检测效应,具有集成度高、体积小的优势,具有较强的应用潜力。 展开更多

关键词 单片三轴 微机电 陀螺仪 零偏稳定性

原文传递

摆式列车线路信息检测系统动态补偿 被引量：2

8

作者 王雪梅 林建辉 +1 位作者 李芾 倪文波 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期628-632,共5页

为了改善基于陀螺平台的摆式列车检测系统的动态特性,用最小二乘法及其改进算法,建立了描述陀螺平台系统动态特性的差分数学模型,并对其动态特性进行了分析.在此基础上,采用零极点匹配法设计了相应的动态补偿数字滤波器.仿真结果表明,... 为了改善基于陀螺平台的摆式列车检测系统的动态特性,用最小二乘法及其改进算法,建立了描述陀螺平台系统动态特性的差分数学模型,并对其动态特性进行了分析.在此基础上,采用零极点匹配法设计了相应的动态补偿数字滤波器.仿真结果表明,用所设计的数字滤波器对陀螺平台系统进行动态补偿,能使超高信号的延时小于0.4 s,满足摆式列车实时倾摆控制的需要. 展开更多

关键词 摆式列车 单轴陀螺平台 动态补偿 数字滤波器

下载PDF 职称材料

煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿 被引量：2

9

作者 燕斌 程建远 +2 位作者 蔡远利 李萍 冯宏 《工矿自动化》 北大核心 2019年第8期92-96,共5页

针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题,设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例,介绍了寻北系统的基本原理,... 针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题,设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例,介绍了寻北系统的基本原理,并从光纤陀螺的输出误差、安装误差、倾斜角误差、转位误差、地球物理量误差等方面介绍了寻北系统的各种误差及来源。针对安装误差和倾斜角误差,建立了非线性加速度误差补偿模型;针对光纤陀螺的随机漂移误差,采用卡尔曼滤波方法进行修正。实验结果表明,减小倾斜角、光纤陀螺随机漂移误差、转动机构转位误差、安装误差均可有效提高开孔定向仪寻北精度,满足煤矿井下钻探需求。 展开更多

关键词 井下钻探 钻机开孔定向仪 寻北系统 单轴光纤陀螺 四位置寻北 误差补偿

下载PDF 职称材料

基于单轴光纤陀螺的曲线桥线形检测方法研究 被引量：1

10

作者 柳苗 姜永生 +4 位作者 甘维兵 胡文彬 王早 姜茹 涂世宇 《半导体光电》 CAS 北大核心 2022年第5期992-998,共7页

针对现有基于单轴光纤陀螺的惯性检测系统无法用于曲线桥结构线形的局限,提出了一种基于单轴光纤陀螺的曲线桥有轨线形检测方法。首先,阐述了基于单轴光纤陀螺的直线桥线形检测原理、陀螺的误差来源和曲线桥检测难点,根据导航算法对单... 针对现有基于单轴光纤陀螺的惯性检测系统无法用于曲线桥结构线形的局限,提出了一种基于单轴光纤陀螺的曲线桥有轨线形检测方法。首先,阐述了基于单轴光纤陀螺的直线桥线形检测原理、陀螺的误差来源和曲线桥检测难点,根据导航算法对单轴光纤陀螺检测弯道线形可行性进行分析;然后,搭建曲线型试验轨道和一套轨道检测小车及无线线形采集系统;最后,将集成好的线形检测系统在试验轨道上测试,通过改变试验轨道形变程度构造不同试验工况,将实际测量结果与千分尺测量结果对比以验证理论的可行性和准确性。结果表明,该方法可以识别不同工况下曲线型轨道形变程度,测量精度优于1 mm,具有测量原理简单、系统实现和检测成本低的优势,结合桥梁检测轨道的配备,可为各类大型桥梁提供不封桥、不停运形变检测新思路。 展开更多

关键词 单轴光纤陀螺 曲线桥 有轨测量 桥梁形变

下载PDF 职称材料

基于单轴光纤陀螺的车载组合导航系统设计 被引量：1

11

作者 李嘉晶 张岳 《工业控制计算机》 2020年第3期122-124,共3页

针对陆上车辆导航定位设计了一种基于单轴光纤陀螺的简化惯导系统(Reduced Inertial Sensor System,RISS),该系统由一个单轴光纤陀螺、三个加速度计和一个倾角传感器组成。为获得较高精度的航向信息利用双天线GPS和RISS进行组合,构成双... 针对陆上车辆导航定位设计了一种基于单轴光纤陀螺的简化惯导系统(Reduced Inertial Sensor System,RISS),该系统由一个单轴光纤陀螺、三个加速度计和一个倾角传感器组成。为获得较高精度的航向信息利用双天线GPS和RISS进行组合,构成双天线GPS/RISS组合导航系统,应用卡尔曼滤波技术实现数据融合,并进行仿真实验和跑车试验验证所设计系统的合理性。仿真实验结果证明双天线GPS/RISS组合导航系统与GPS/RISS组合导航系统相比,航向精度得到显著提升。跑车实验结果表明,设计双天线GPS/RISS组合导航系统的位置误差小于2m,航向角误差小于1°,能满足车载导航定位定向需求。 展开更多

关键词 简化惯导系统 单轴光纤陀螺 双天线GPS 组合导航 卡尔曼滤波

下载PDF 职称材料

基于ENC-03RC单轴陀螺仪传感器的防困倦器(Anti-sleeping)的设计和制作

12

作者 徐旸 张家豪 林琦 《大学物理实验》 2015年第5期36-38,59,共4页

防困倦器(Anti-sleeping)的设计与制作是为了提醒即将进入睡眠状态的人快速恢复到学习、工作等事务中去。该装置主要基于ENC-03RC单轴陀螺仪传感器与STC15F104W单片机,并通过外围的数字电路以实现对使用者头部运动的监控与适时提醒。

关键词 防困倦器 单轴陀螺仪传感器 单片机

下载PDF 职称材料

基于非线性神经网络的摆式列车检测系统动态补偿方法研究

13

作者 王雪梅 倪文波 李芾 《宇航计测技术》 CSCD 2004年第4期54-57,共4页

针对零极点匹配动态补偿方法的不足 ,提出基于非线性神经网络的摆式列车检测系统动态补偿方法。根据陀螺平台实测超高数据 ,采用LM算法对所设计的非线性神经网络进行训练。仿真结果表明 ,所设计的神经网络动态补偿器能有效改善陀螺平台... 针对零极点匹配动态补偿方法的不足 ,提出基于非线性神经网络的摆式列车检测系统动态补偿方法。根据陀螺平台实测超高数据 ,采用LM算法对所设计的非线性神经网络进行训练。仿真结果表明 ,所设计的神经网络动态补偿器能有效改善陀螺平台系统的动态特性 ,满足摆式列车倾摆控制实时性的要求。 展开更多

关键词 神经网络 动态补偿 点匹配 仿真结果 实时性 检测系统 非线性 摆式列车 倾摆控制 超高

下载PDF 职称材料