基于虚拟仪器技术的陀螺自动化测试系统

文章介绍了一种基于虚拟仪器技术的陀螺自动化测试系统的设计与实现.陀螺仪是惯性平台系统的敏感测量元件,在交付使用前需要进行标定测试,以确保陀螺仪表的合格和惯性平台系统的性能.本文介绍了陀螺自动化测试系统的硬件设计与软件编程实现,它采用虚拟仪器技术和LabVIEW编程,能同时测量八块陀螺仪,完成陀螺仪的各种试验和性能标定测试,如悬浮温度选定、六位置试验、12点翻滚试验、极轴翻滚试验、固定位置随机漂移、稳定性测试、阻尼系数测定、最大工作角度测定、定位块标定等,测试数据自动存入数据库自动管理.文章还介绍了陀螺自动化测试系统实现的关键技术,包括微小信号测量技术,系统抗干扰和可靠性设计技术以及多信号快速循环检测技术.     

电机应用第四讲电机在电子信息特殊领域中的应用(5)

1.3 .5　陀螺经纬仪陀螺经纬仪是陀螺仪成为经纬仪的附加 ,配合经纬仪的定向测量。陀螺仪的要求不高。经纬仪是测量仪 ,不用电机。陀螺经纬仪应用电机要求不高。1 .3 .6　惯性导航用陀螺仪系统惯性导航用陀螺仪系统是一种特殊航行推算系统 ,与一般导航靠航向和航速推算不一样。它是用加速度推算的。加速度由积分器得出运动物体位置 ,实行导航。惯性导航的基本运算过程如图 1 4所示。图 14　惯性导航的基本运算流程　　惯性导航系统是由惯性平台、加速度器、积分器和电脑等组成。惯性平台是使运动物体能实现惯性座标的物理模型 ,以使安装在惯…     

具有惯性传感装置的四轮全向驱动小车设计

机器人运动控制系统中为了提高小车高速运动时轨迹跟踪的准确性,设计了一种具有惯性传感装置的四轮全向驱动小车。运动控制系统处理器采用TMS320F2812型双数字信号处理器(DSP)芯片,小车的惯性传感装置由MENS加速度传感器、电子罗盘和陀螺仪组成,成本低廉工作可靠。     

微机械陀螺仪及其应用研究

本文研究微机械陀螺仪及其炮射导弹瞬时飞行姿态测量中的应用,文中介绍了微机械陀螺仪的工作原理,数学模型及其应用系统。该陀螺仪采用硅微机械加工技术制造,体积小,便于装入弹体内,可实时测量炮射导弹俯仰,偏航和滚转三种运动姿态。     

MEMS惯性传感器的三轴转台实验研究

MEMS惯性传感器在导航等应用中要建立准确的输出模型,为此需要对传感器进行性能参数测试。介绍搭建的SGT320E三轴转台惯性传感器实验平台;对MEMS惯性传感器ADIS16300内置的单轴陀螺仪进行两位置静态试验和速率传递动态试验,对三轴加速度计进行六位置测试。采用MATLAB对三轴转台和ADIS16300进行数据读取、实时绘图和数据处理。所测得参数与数据手册对照基本一致,表明该传感器各项性能良好,根据测试结果对陀螺仪及加速度计分别建立简单的误差模型。     

可穿戴定位系统阵列惯性器件故障检测方法

通过阵列惯性器件构成的可穿戴自主定位系统，可显著提高人员的定位精度，但是可穿戴自主定位系统中的阵列式惯性器件在工作过程中难以避免出现故障。针对应急救援人员穿戴的自主定位系统中阵列加速度计的噪声增大现象，提出了一种基于卷积神经网络的阵列加速度计故障检测方法，使用广义似然比检验对比得到阵列陀螺仪对照数据，再通过CNN计算加速度计数据与陀螺仪对照数据的映射结果，实现了对阵列加速度计噪声增大故障的快速检测。通过十二IMU阵列数据融合和故障检测试验结果表明，该检测方法能够快速有效检测地出阵列惯性器件中的加速度计噪声增大典型故障，故障检测率≥98%，效果明显。     

微惯性测量单元研究

微惯性测量单元(Micro Inertial Measurement Unit, MIMU)具有体积小、功耗低、成本低、可靠性高等特点,在车辆/舰船稳定控制平台、导航控制系统、小型弹类武器制导系统中具有广阔的市场应用前景。陀螺仪及微机械加速度计是MIMU的主要元件,MIMU作为惯性制导系统的核心元件,其体积和性能不但直接影响惯性系统的精度,还决定了它在惯性制导系统的应用范围。主要介绍了基于三轴MEMS陀螺及三轴MEMS加速度计的小体积低成本微惯性测量单元的研究,通过对敏感器件的误差补偿和信号降噪等措施来提高MIMU系统指标精度,使其适用于较高要求的应用领域。     

微型轴承摩擦力矩高精度测量仪研发成功

近期,北京领邦仪器创新采用电磁式分析天平技术,研发了轴承摩擦力矩测量仪,为微型轴承摩擦力矩的高精度测试提供了准确数据。该项技术填补了国内空白,加快了用户的科研进程。随着陀螺仪体积不断减小,应用在陀螺仪上的微型轴承,其摩擦力矩已经成为影响陀螺仪漂移的主要因素。为保证陀螺仪在转子稳定性降低的情况下,仍能满足指标要求,所用微型轴承的动态摩擦力矩要尽量小。因此要对微型轴     

基于MEMS器件的惯性测量模组实现

本文提出了一种可行的基于MEMS芯片的惯性测量模组设计方法和数据矫正技术,以带浮点运算功能(FPU)的微控制器作为主控制芯片设计了硬件电路;用软中断和定时器中断解决了I~2C通讯、MODBUS通讯、校正算法计算任务和流程控制程序执行时CPU资源占用冲突的问题;建立了加速度计误差模型和角速度计误差模型,创造性地用借助转台的四位置法完成了加速度计的零偏校正,用静置校正法完成了角速度计的零偏校正;对惯性测量模组电路板进行壳体设计和封装,完成了惯性测量模组的原理样品,验证了惯性测量模组原理样品的加速度计静态偏移在0.1%个标准重力加速度以内,角速度计静态偏移在0.1°/s以内,并装载在自动焊接机器人上进行了实验,表明陀螺仪的动态信息融合姿态误差在0.1°/s。     

综合探测技术在110 kV变电站地下管线探查工程中的应用

随着电力电缆施工中非开挖技术应用的不断增多,地下管线探查工作日益凸显。地下管线种类多,类型复杂,且受各种干扰影响,给地下管线的精确探测带来较大困难。为此,以110 kV科盛变电站地下管线探查工程为例,研究在复杂场地下探查地下管线的方法和技术。考虑不同地下管线实际特点,提出采用感应法、地质雷达法和信标示踪法等综合探测技术进行探查,可以有效解决复杂场地条件下管线探查问题。     

变维数滤波器在捷联惯导系统级标定中的应用

系统级标定技术具有不依赖转台精度、对减振器形变不敏感等优点,现已广泛应用于中、高精度捷联惯导系统的自标定当中。系统级标定一般以导航模式下的速度误差或速度误差的微分作为量测量,结合卡尔曼滤波技术能够实现系统误差参数计算的自动化。基于速度量测的系统级标定算法,其陀螺仪零位的估计精度受限于标定过程中加速度计零位的稳定性。提出一种角速度量测的变维数卡尔曼滤波器实现方法,仅通过改变滤波参数的设置就能够实现对陀螺仪零位的准确估计,无需额外的陀螺仪零位测试试验。最后,多组重复标定试验标定,改进的标定方案其陀螺零位的估计精度要高于传统方法。跑车试验也证明了算法的有效性。     

车载天线稳定平台的光纤陀螺性能评估

"动中通"是现代移动指挥与通信系统的主要特点,通信天线的稳定与指向控制是动中通的重要组成部分,惯性传感器与系统敏感载体的三维姿态变化与位置变化,是实现天线指向控制的关键。光纤陀螺作为一种惯性敏感器,在惯性/组合导航系统应用不断扩展。面向指挥车天线稳定平台应用背景,分析了光纤陀螺的主要指标参数,构建了测试环境对某小型低成本光纤陀螺的性能进行试验评估,从评价结果判断,本陀螺可用于研制接近于导航级精度的指挥车天线稳定平台的惯性组合基准系统。     

两轴光纤陀螺连续测斜仪姿态解算方法研究

针对小直径光纤陀螺连续测斜仪的应用需求,提出了一种基于改进航向姿态参考系统的连续测斜姿态解算方法。该算法融合航空惯性导航模型和石油测井工程参数,采用2个单自由度光纤陀螺和3个加速度计组成惯性测量单元（IMU）,由惯性单元输出数据经该算法计算出动态连续测井的实时姿态角。通过仿真研究表明：该算法解算出的实时姿态角的误差均在1°以内,符合石油测井的技术需求。该算法的优势在于,在实现连续测量功能的同时相对普通惯性测量单元减少了一个光纤陀螺,从而减小了测斜仪的体积、重量,降低了成本。     

激光陀螺惯性导航系统在线快速诊断技术

国内目前对于惯性导航系统的故障诊断技术的研究主要停留在理论阶段,研制了一套激光陀螺惯性导航系统在线快速诊断装置工程样机.该样机主要包括硬件和软件两部分,硬件为一个激光陀螺惯性导航系统在线快速诊断装置,软件部分实现了串口读写、数据采集、信号处理、故障诊断等功能,样机能够对激光陀螺惯导系统进行在线检测、诊断和故障判别.该装置的研制对提高激光陀螺惯导系统的使用效率、缩短维修维护周期具有重要意义.对激光陀螺惯导系统在线测试的试验结果表明该装置具有很好的故障检测性能,能够及时发现激光陀螺惯导系统存在的故障并作出预警.     

基于降阶组合定位系统的矿井人员定位算法

针对目前的由无线 Wi-Fi定位系统与捷联惯导系统构成的组合定位系统复杂度高且工程实现较困难的问题,提出一种新的降阶微惯性测量装置(MIMU)及其降阶误差模型,并与 Wi-Fi 构成降阶的10维状态变量的组合定位系统。通过采用1个低精度微陀螺仪和2个低精度微加速度计作为惯性传感器设计简易 MIMU 的安装结构,将其与 Wi-Fi定位系统组合,并用降阶卡尔曼滤波技术设计组合定位算法。仿真实验结果表明,该降阶组合定位系统定位响应速度快,定位精度高,在工程上也易于实现,适用于井下人员定位。     

小波变换法在姿态解算中的应用

在惯性导航系统中,为提高陀螺仪的姿态测量精度,抑制低频噪声的影响,提出采用小波变换法融合陀螺仪、加速度计数据解算姿态角。首先将陀螺仪采集的数据进行2层小波分解,剔除低频分量和不稳定的信号,并和高频分量重构,得到滤波后的陀螺仪数据。然后利用加速度计采集的数据解算姿态角,用来不断迭代初始四元数,由初始四元数求出重力向量,再由重力向量叉积求出误差,并作PID控制来修正陀螺仪的角度。最后把修正和滤波后的陀螺仪数据用龙格库塔法计算新的四元数,用该四元数进行负增益调节,最终解算出精确的姿态角。仿真结果表明,解算姿态角的精度提高了80%,可以有效地抑制低频噪声,更加精确地计算姿态角,从而进一步提高导航系统的定位精度。     

用于机器人示教的人体手臂运动捕捉方法研究

机器人示教是实现机器人轨迹跟踪的主要方式,其工作原理决定了机器人作业的复杂程度。而采用人体运动跟踪技术,可以简化机器人的示教程序,提高工作安全性。研究了基于MEMS的人体运动跟踪方式,选取包含加速计、陀螺仪、磁力计的九轴惯性传感器来检测人体手臂运动情况,采用传感器间的互补融合与空间关节位置叠加的方法,获得较高精度的末端位置数据,并通过固定方向直线运动与空间连续运动的实验来检测传感器对手臂运动捕捉的效果。实验结果表明,融合计算出的数据轨迹在短距离的情况下数据精度高,可以用于机器人的部分轨迹示教。     

电感和电容传感器在磁悬浮陀螺检测中的应用

磁悬浮陀螺仪是一种新兴的惯性导航器件,对其转子位置的有效检测是实现陀螺惯性导航作用的关键.在分析电感传感器磁性能及电容传感器介电性能的基础上,设计了应用于磁悬浮陀螺转子检测的差动式检测电感和检测电容,并对两种传感器非电学量到电学量的转换进行了计算,将其用于转子位移以及偏转角度的检测,最后对实验结果进行了分析.设计的传感...     

高转速制导弹药中惯性测量组合的研究

针对现有陀螺仪的量程无法用于高转速制导弹药轴向角速度测量的缺点,提出了一种适合于高转速制导弹药的2陀螺和4加速度计的惯性测量组合配置方案,根据加速度计的输出公式,得出载体质心处的线加速度和角速度的解算公式。最后,以方位误差为基础,对该方案进行了仿真,得到了相应的误差曲线。