一种微惯性测量单元标定补偿方法

在介绍微惯性测量单元组成与结构的基础上,根据MEMS惯性器件的输出特性,建立了微惯性测量单元中加速度计和陀螺仪的数学标定模型,提出并推导了一种适用于微惯性测量单元的标定方法,该方法可以得到微惯性测量单元中惯性传感器的零位、标度因数、安装误差系数及g值敏感项等33个参数;然后,具体介绍了通过加速度计重力场静态翻滚试验和陀螺仪恒角速率试验对MIMU中参数标定的方法和步骤,并对实验室自研的MIMU进行了标定;最后利用得到的标定参数对测试结果进行了误差分析与补偿;实验结果表明,该方法使MIMU的测量精度提高了1～2个数量级,能够满足姿态解算及导航计算的精度要求.     

基于MEMS传感器的车载微惯性测量单元设计

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。     

基于MEMS和CORTEX-M3的微惯性测量单元研制

从工程实际出发,给出了一种基于新型Cortex-M3内核ARM和MEMS惯性传感器的低成本、高性能微型惯性测量单元的结构框架。详细介绍了采用三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计和三轴磁阻传感器研制的微惯性测量单元硬件设计方案,分析了陀螺和加速度计的信号噪声,利用均值滤波法对信号进行预处理,对预处理后的信号采用FIR滤波器进行滤波,对陀螺和加速度计进行了标定。该测量单元已应用于某小型无人机的姿态测量,达到预期效果。     

一种新的无陀螺惯性测量组合标定方法

无陀螺惯性测量组合在角速率解算过程中不仅需要知道加速度计标定因数、零偏及实际安装方向向量,还需要准确获取加速度计的实际安装位置.针对上述特点,以加速度计输出模型为基础,提出并建立了一种广泛适用于各种无陀螺惯性测量组合的标定方法.该方法经转台位置和速率实验验证可以准确得到加速度计标度因数、零偏及安装误差,进一步提高了载体线加速度和角速率解算精度,从而为后续的姿态解算奠定基础.     

基于神经网络的惯性测量单元误差标定

针对惯性测鼍单元非线性误差的标定问题,为保证导航精度,设计了多层前向神经网络的补偿模型.神经网络算法具有良好逼近非线性函数的能力,适合于非线性系统的建模.采用BP神经网络为主要逼近手段,对惯性测量单元的非线性误差函数进行精确逼近,弥补了常规建模方法的不足.将算法应用到某型MEMS惯性测量单元的非线性误差建模中,进行了仿真验证.结果表明,BP神经网络对原始信号的逼近误差在工程应用允许范围内,较传统的的最小二乘法建模方法有了显著的提高,保证有效地解决某型MEMS惯性测量单元误差大的问题.     

用于末敏弹稳态扫描运动测量的微惯性测量单元标定方法研究

对用于末敏弹稳态扫描运动测量的微惯性测量单元提出了一种标定方法.末敏弹的稳态扫描运动有其自己的特点,因此对微惯性测量单元的标定也有一定的特点.据此对常用的微惯性测量单元的误差模型进行了简化,从而对微惯性测量单元建立了适当的误差模型.之后,通过进行速率实验和位置实验,应用线性拟合以及最小二乘法,对误差模型中的参数进行标定.最后,根据实际的标定结果讨论了误差模型的合理性.     

用于末敏弹稳态扫描参数测量的微惯性测量单元的标定方法

对用于末敏弹稳态扫描阶段参数测量的微惯性测量单元提出了一种标定方法。末敏弹在稳态扫描阶段有其自己的特点,因此对微惯性测量单元的标定也有一定的特点。本文首先对微惯性测量单元建立了适当的误差模型。之后,通过进行速率实验和位置实验,应用线性拟合以及最小二乘法,对误差模型中的参数进行标定。最后,讨论了实际的标定结果和误差模型的合理性。     

基于微惯性测量单元的人体动作检测系统设计

提出了一种新型虚拟训练软件输入设备,以解决目前虚拟训练软件常用的输入设备逼真度不足的问题;系统将微惯性测量原理应用于人体姿态检测,选用微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)器件构建微惯性测量单元(Micro Inertial Measurement Unit,MIMU)作为人体训练动作的硬件采集设备;采用VC++设计上位机系统软件完成人体动作检测与识别,系统软件通过软件接口驱动虚拟训练软件;通过原理样机测试,系统运行稳定可靠,解算精度在3°以内,该研究拓展了MEMS器件的应用领域,极大增强了虚拟训练的真实感和训练效果。     

飞行仿真环境中惯性测量单元建模

准确的惯性测量单元(IMU)模型对飞行仿真至关重要,模型的准确性直接影响仿真试验的可靠性.为了在飞行仿真试验中能够提供有效的角速度和线加速度数据,需要建立准确的惯性测量单元仿真模型.在推导陀螺和加速度计数学模型的基础上,提出了建立陀螺及加速度计的仿真模型方法.为提高模型准确性,考虑了IMU误差影响.通过模拟AD公司的M...     

航天器用机电式惯性测量单元的标定及影响因素分析

航天器控制系统对惯性测量单元的精度要求较高,而在标定过程中有多种因素可能会对标定的精度产生影响,从而影响其测量精度,对标定过程进行了推导,并从标定后数据残差的角度分析了影响标定的若干因素,包括最小分辨率与精度和测量范围之间的关系,标定平台不水平的影响,标定参数的规格化等问题,并提出了标定用例的选定原则。     

MEMS惯性测量单元的精确定标技术

在工程实际应用中,MEMS惯性测量单元的误差来源很多,噪声波动范围很大,温度特性和非线性严重;通过高低温实验,首先,分析系统的误差,建立系统的误差模型,在-30℃~+60℃范围内,进行全温度补偿;然后,分析噪声,根据实际要求,设计数字低通滤波器,对补偿后的数据进行滤波;结果显示,在满足工程实时性与动态特性要求的前提下,陀螺仪的零位补偿精度可以达到±0.03°以内,噪声波动范围可以控制在0.05°以内,加速度计的零位补偿精度达到±0.001g,满足工程实际要求,具有实用性!     

激光捷联惯性组件精确标定方法研究

建立激光捷联惯性组件(SIMU)的输出模型;研究双轴位置转台下高精度激光SIMU的多位置标定方法,通过正、反向转动和四位置对消标定出激光陀螺的脉冲当量、安装偏差和常值漂移;应用多元回归分析法标定出加速度计的脉冲当量、安装偏差和零偏;分析了地球自转角速率、转台角位置基准偏差对陀螺标定的影响;阐述了提高陀螺组件标定精度的方法。对某型激光SIMU(陀螺漂移稳定性0.007°/h,加速度计零漂5×10-5g)进行标定与实时补偿,静态导航1 h最大纬度误差0.13海里(n mile),经度误差0.24海里(n mile);动态车载实验1 h定位误差0.7723海里(CEP)。     

A Methodology for the Performance Evaluation of Inertial Measurement Units

This paper presents a methodology for a reliable comparison among Inertial Measurement Units or attitude estimation devices in a Vicon environment. The misalignment among the reference systems and the lack of synchronization among the devices are the main problems for the correct performance evaluation using Vicon as reference measurement system. We propose a genetic algorithm coupled with Dynamic Time Warping (DTW) to solve these issues. To validate the efficacy of the methodology, a performance comparison is implemented between the WB-3 ultra-miniaturized Inertial Measurement Unit (IMU), developed by our group, with the commercial IMU InertiaCube3? by InterSense.     

一种新型微惯性姿态测量系统的 系统误差补偿及标定方法

微惯性姿态测量系统机械精度不高、系统误差和随机误差干扰多样和传统标定计算复杂。针对这些问题,提出一种新型微惯性姿态测量系统误差标定的方法。通过对姿态测量系统的不同微惯性器件进行分析,有针对性的建立系统误差补偿模型。再设置实验转台给定系统不同速率及角度,最后利用最小二乘法、六位置标定法分别进行系统误差参数求解,经解算标定出零位漂移、刻度因子误差和安装误差角。最后通过标定前后对比测试实验,证明了该方法原理简单、易于实现,能较好地补偿微惯性姿态测量系统的系统误差,提高姿态测量精度。     

惯性测量组合小角度静态标定方法研究

简要论述了为延长惯性测量组合的稳定期以及提高惯性测量组合的使用精度,在位置转台上对惯性测量组合影响精度大的不稳定参数进行自标定的技术,即利用角速度计去标定低精度陀螺的技术。从理论上讨论了利用加速度计的信息去标定陀螺不稳定参数的方法。提出了小角度标定方法,给出了小角度静态标定思路,从理论上对小角度射前静态标定方法存在的综合误差进行了定量分析,指出了小角度静态标定方法存在的主要问题,同时提出了相应的改进方法,使射前静态标定方法理论上可行。     

基于DSP6000数字IMU信号处理板设计

介绍了一种基于DSP6000数字IMU信号处理板设计方案,应用TI公司的TMS320C6713DSP器件为中心处理器,采用LINEAR公司的LTC1606完成模拟信号的A/D转换.详细介绍了该信号处理板硬件电路设计中各个模块的功能、组成和设计方法,并对信号处理板软件流程做了详细说明.实验结果表明,该信号处理板提高了数据处理速度、减小了系统体积和成本,同时具有实时运算能力强等优点,可支持多种补偿算法.