激光陀螺捷联惯导计算机系统的设计

计算机在捷联式惯导中起着重要的作用。介绍了一种激光陀螺捷联惯导的计算机系统，该系统包括了一个PC104工控模块、接口卡和上位机。对工控模块和上位机的软件也进行了介绍。该计算机系统与激光陀螺等惯性器件完成了联调。经过多次实验，结果表明了该系统的可行性。     

捷联惯导系统加速度计标度因数和安装误差的试验标定

研究了捷联惯导系统惯性测量组合中加速度计标度因数和安装误差的标定问题。对捷联惯性测量组合中3路加速度计建立了输出模型,提出了在三轴转台上采用多位置试验对加速度计标度因数和安装误差进行标定的方法。实验表明,本方法能够有效地标定出惯性测量组合中加速度计的标度因数和安装误差,具有较高的精度,对提高捷联惯导系统的精度有着重要的作用。     

军用车载简易捷联惯导/GPS组合导航系统研究

利用惯性测量组件（IMU）和GPS－OEM板，研究军用车载简易SINS／BPS组合导航系统的实现。对简易捷联惯导／GPS组合导航系统的原理、硬件组成和软件构成进行了具体的分析，表明组合导航系统在精度和可靠性两方面，较单一的导航系统都有明显的改善和提高，能够满足陆地军用车载导航的要求。     

低成本GPS/SINS组合导航系统的设计及实现方案

本文利用微型惯性测量元件和GPS-OEM板,以ARM处理器为核心,设计了一种低成本、轻小型的嵌入式GPS/SINS组合导航系统.文中介绍了捷联惯导的原理和初始对准,给出了采用卡尔曼滤波前后系统的误差曲线,和uC/OS-Ⅱ操作系统下组合导航系统软件的结构.     

微惯性测量组合系统的设计

介绍了一种微惯性测量组合(MIMU)系统的设计方法。该系统由电源模块、数据采集模块和数据处理模块组成。数据采集模块用16位高精度AD和浮点放大器采集MIMU输出信号;数据处理模块采用高速单片机和嵌入式计算机进行数据处理。还介绍了数据采集的软件设计。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。经实际应用表明:该系统合理可行。     

基于NI CompactDAQ的惯性器件性能评估系统

惯性元件性能评估系统,是以单轴速率转台为基础的对陀螺仪或加速度计基本技术指标进行测试、标定和评估的系统.惯性器件作为捷联惯导系统的心脏,其测量系统精度性能的优劣直接影响到惯导系统的精度.选用NI CompactDAQ设备USB-9239作为惯性元件性能评估系统采集核心.NI CompactDAQ提供简单易用USB接口,并在一个简单、用户可配置的系统中集成了传感器的直接连接、信号调理、模数转换等多种特性.实验表明该采集系统运行可靠,提高了测试的精度和效率,为惯性器件的性能分析与进一步改进提供基础,具有巨大的使用价值.     

基于VS的捷联惯导系统仿真器设计

针对在实验室环境下实时获取飞机真实动态数据难度大的问题,借助飞行控制原理设计了飞机实际的飞行轨迹,并利用飞行轨迹产生的真实数据解算惯导误差及惯导参数,模拟了对惯导系统的动态导航.利用模块化设计思想,建立了捷联惯导系统的仿真轨迹模块、惯性器件参数输入模块、导航参数计算模块、视景仿真模块等,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了捷联惯导系统仿真系统.用户界面直观简洁,通用性较强,可以实现人机交互、实时仿真等效果.仿真结果与惯导系统误差特征一致,验证了仿真器所用捷联惯导系统算法的正确性.     

MIMU定位定向系统数据采集装置的设计

介绍了一个用于微型惯性测量组合(Micro inertial measurement unit,MIMU)定位定向系统的数据采集装置。该装置由数据采集模块、数据处理模块、数据下载模块组成。数据采集模块用16位高精度AD676和浮点放大男采集MIMU输出信号；数据处理模块采用主从式紧藕合双处理男结构，分别以数字信号处理男(DSP)作为数据处理机，单片微控制器作为I／O接口处理机；数据下载模块增设了通讯监听处理器，以提高数据下载传输的可靠性。文中还介绍了数据采集的软件设计。该系统结构简单，满足了定位定向系统在数据采集处理方面提出的诸多性能指标，为捷联定位定向系统的小型化提供了一种新的思路。     

一种新的导航系统仿真轨迹设计方法

飞行轨迹动态参数是验证捷联惯导系统、组合导航系统等算法有效性的重要依据。利用飞行控制原理设计了一种通用的飞机飞行仿真轨迹,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了飞行轨迹仿真软件。该仿真软件产生的数据有效地测试了某型导航系统导航参数的误差精度,验证了捷联惯导算法的正确性。     

基于ARM的多陀螺融合算法仿真研究

为最大限度地提高导弹捷联惯性测量组合的可靠性和量测精度,提出在捷联惯性测量组合中采用多惯性仪表(陀螺仪、加速度计)进行冗余配置,利用多传感器数据融合算法对冗余量测数据进行处理的组合方案,并在以ARM为核心构建的嵌入式系统仿真平台上对这些数据融合算法进行了仿真试验;仿真结果表明:冗余技术能够有效提高导弹捷联惯性测量组合的可靠性,同时利用多传感器数据融合技术可以明显提高导弹捷联惯性测量组合的精度.     

虚拟训练动作获取系统软件设计

针对目前虚拟训练软件常用的输入设备逼真度不足的问题,为虚拟训练软件设计了一种新的人性化接口设备（Human Interface Device,HID）一基于MEMS器件的虚拟训练动作获取系统。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）惯性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,完成人体动作获取与识别算法,系统软件通过软件接口驱动虚拟训练软件。通过对原理样机测试,测试结果表明系统运行稳定可靠,解算精度在3°以内,满足虚拟训练的要求,且其操作体验较鼠标键盘操作更为逼真,沉浸感更强。该研究首次将微惯性测量单元应用于人体动作检测,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,具有广阔的市场前景。     

基于自回归模型的汽车姿态角在线预测系统

针对汽车姿态角在线预测问题,利用微惯性测量单元以捷联方式测量汽车6自由度运动参数,通过四元数法解算汽车的姿态角,应用卡尔曼滤波器对姿态角进行最优估计处理,在此基础上建立自回归模型对未来1 s~3 s的姿态角进行实时预测,使用Visual Basic 2005、NI Measurement Studio开发汽车姿态角在线预测软件,并对其进行实车道路试验,结果证明该软件具有较高的预测准确性。     

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.     

基于椭球拟合的微惯性测量组合现场快速标定方法

在静态随意放置条件下,微惯性测量组合中三个轴向正交配置的惯性器件所敏感矢量和为固定矢量.依据上述客观事实,提出了一种微惯性测量组合现场快速标定方法.在建立并优化微惯性测量组合标定模型基础上,通过基于椭球约束的最小二乘法拟合得到全部待标定参数,从而实现微惯性测量组合现场高精度标定,最后合理编排了微惯性测量组合现场快速标定...     

惯性测量组合在线诊断系统研究

为了对武器中的惯性测量组合实施监视与诊断,提出了一套实时在线的故障诊断系统;该系统利用TEAMS-RT与LabVIEW软件和多信号模型建模,实时采集测试点的信号并进行分析,得出惯性测量组合的工作状态;最后通过Simulink模拟产生故障,对整个系统实行检验,结果表明系统正确地推断出故障;所设计的系统,具有在线、实时的特点,可在惯性测量组合的工作过程中及时发现并隔离故障.     

基于修正的卡尔曼滤波的姿态估计算法研究

研究惯导系统的稳定性问题,其中微惯性测量单元(MIMU)可以为捷联惯导系统提供实时的姿态和航向信息。研究姿态估计提高导航精度,由于陀螺漂移引起姿态误差,单独使用MIMU使姿态精度差。为了克服陀螺误差随时间积累不断增大,无法长时间提供稳定的姿态的缺点,提出采用磁强计修正的卡尔曼滤波四元数姿态估计算法。算法以姿态四元数为状态向量,通过四元数更新方程建立离散滤波状态方程,将加速度计和磁强计输出的六维数据转化为四元数的量测值建立量测方程,有效减少了计算量,补偿陀螺的漂移误差带来的影响。仿真结果表明改进算法提高了捷联惯导系统的精度和稳定性。     

电梯运行轨迹测试系统标定平台控制算法研究

简述了用于电梯运行轨迹测试的惯性测量系统的特点及其标定平台的重要性,介绍了电梯运行轨迹测试系统标定平台的硬件结构、控制算法以及软件流程;针对标定平台的设计要求以及其系统特性提出了采用最小方差自校正算法的设计思想,用自回归滑动平均数学模型描述系统,运用增广最小二乘法估计系统参数,最小方差自校正控制系统输入,解决了标定平台做正弦运动时的精度问题;实际使用表明运用最小方差自校正控制能使系统各项指标达到设计要求。     

基于星敏感器的弹载陀螺工具误差分离研究

基于捷联惯性测量组合和弹载星敏感器的“惯性＋星光”复合导航方式综合了两种方式的优点，可以在导弹飞出大气层后通过对导航恒星的观测确定数学平台的误差角。该文在研究了陀螺工具误差的特性后，提出了基于弹体旋转逐项激励陀螺工具误差，利用星敏感器观测特定位置的导航星的方法分离陀螺相关工具误筹。通过数学仿真证明：该方法的应用在确定了数学平台误差角的同时，可以在线分离部分陀螺工具误差，放宽了地面对于陀螺工具误差的标定限制，丰富了“惯性＋星光”复合导航的内容，具有一定的工程意义。     

基于MIMU的行人导航算法研究

行人导航系统（Pedestrian Navigation System,PNS）为实时确定行人当前所在位置的定位导航系统,可记录人的步行轨迹或指引人抵达预设目的地。行人导航算法是由三轴MEMS（微电子机械系统）陀螺、MEMS加速度计构成的MIMU（微型惯性测量单元）和三轴磁阻传感器组合搭建的测量装置,置于行人腰部感受其行走时的运动,首先利用加速度计输出进行步态识别,其次建立步长与步长系数、步速之间的关系,使用最小二乘法标定步长系数的方法,实现了步长计算因人的行走速度、人与人行走方式不同的自适应调节,提高了步长的计算精度,最后融合捷联航向和磁航向计算行进方向,使用航迹递推计算轨迹。经测试,此算法具有较高的定位精度。     

Monocular visual-IMU odometry using multi-channel image patch exemplars

Multimedia Tools and Applications - In this paper, we propose three sets of multi-channel image patch features for monocular visual-IMU (Inertial Measurement Unit) odometry. The proposed feature...