预置旋转正交坐标系测量精度分布解析

预置旋转正交坐标系在姿态测量时可增强原始信号幅度,较大地提高了姿态测量的总体精度.通过解算传感器三轴相对误差公式的方法,对预置旋转正交坐标系测量精度分布进行深入分析,研究了预置旋转正交坐标系姿态测量各区域的精度分布特征.图例表明,三轴相对误差在大角度井斜均存在极值点,并且三轴传感器输出相对误差随井斜和工具面角变化而变化.在小角度姿态测量时利用预置旋转的正交坐标系是比较理想的.     

基于MPU-6050和UKF的姿态测量系统设计

运动体姿态角度测量是姿态控制的重要组成部分.以微小型无人机姿态测量为应用背景,设计了一种基于整合型6轴运动传感器模块MPU-6050的姿态测量系统,针对MPU-6050存在精度低、漂移大而使得系统测量精度下降,且微小型无人机在复杂工作环境时系统出现典型的非线性的问题,提出将无迹卡尔曼滤波算法(UKF)应用于系统的姿态估计,并使用三轴转台检验了系统对各个姿态角度的测量效果.实验验证了姿态测量系统的有效性,并与EKF姿态解算对比,验证了UKF算法的优越性.     

低成本姿态控制敏感器的新家族

本文介绍满足人造卫星姿态测量要求的新一代光学敏感器的发展状况。这些敏感器包括：一种新型两轴全静态红外地球敏感器(现已通过鉴定)。它用来测量三轴稳定卫星相对于地平线的俯仰与滚动姿态；一种新型多功能、全自动、低成本的星跟踪器。这种星跟踪器(现已通过鉴定)为姿态控制分系统提供三轴姿态和卫星角速度信息；一种用来测量卫星俯仰与滚动姿态角的新型太阳敏感器。它质量很轻，价格很便宜。     

多MEMS传感器的嵌入式姿态测量系统设计

针对姿态测量在低成本、低功耗、微型化应用中的需求,设计了三轴MEMS陀螺仪、加速度计、电子罗盘与嵌入式技术相结合的姿态测量系统。介绍了系统的组成结构,设计了嵌入式姿态测量硬件电路,并实现了基于姿态计算DCM算法的程序。上位机演示表明,系统的姿态测量结果准确、动态效果好。     

基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究

针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角速度输出误差相关,并据此建立陀螺仪测量线性方程,在此基础上,应用Kalman滤波算法,以加速度计输出的姿态角对陀螺仪测量的姿态角进行修正,从而达到姿态角准确测量的目的。实验结果表明：应用Kalman滤波算法对加速度传感器和陀螺仪信号融合后可有效消除姿态角测量累积误差并显著改善姿态角测量的动态特性。     

基于CPLD的三轴转台姿态信号测量板卡的设计

飞行控制系统半物理仿真中三轴转台姿态信号精确测量是实现闭环飞行控制仿真可靠、稳定运行的关键;文章介绍了一种基于CPLD的三轴转台姿态信号测量板卡,采用原理图和VHDL硬件描述语言完成了CPLD内部逻辑电路的设计;板卡上一片CPLD芯片完成了三轴转台姿态信号的实时测量与数据处理,C8051F005单片机实现与上位机的数据通信和指令的接收;测量数据和上位机指令均采用Modbus协议在RS485总线上传输;在半物理仿真中的实测结果表明:姿态角测量误差小于3″,使用CPLD降低了成本,提高了数据处理速度和计算精度,数据传输稳定。     

应用于多旋翼MAVs的姿态测量系统

应用一个三轴加速度计、三个单轴角速率陀螺和一个三轴磁强计等微机械惯性传感器,设计廉价轻量姿态测量系统,研究了姿态角推算算法。在以往的姿态测量系统中,陀螺偏差和动加速度的影响限制其应用。将角速度陀螺的误差作为状态量导入到系统,动加速度作为噪音项导入到观测方程中,然后利用扩展卡尔曼滤波器来构成姿态估计算法来降低误差。实际飞行中对比商用高精度传感器和多次室外飞行测试表明,设计的系统能够应于旋翼MAVs。     

基于MEMS的车辆姿态感知系统

针对MEMS传感器精度低、误差大等缺点,采用三轴加速度计、三轴磁强计和三轴陀螺仪进行组合姿态测量,使用卡尔曼滤波进行多传感器数据融合。将旋转矢量法解算出的陀螺仪的姿态四元数作为卡尔曼滤波的预测矢量,将高斯牛顿法解算出的加速度计和磁强计的姿态四元数作为卡尔曼滤波的观测矢量,建立卡尔曼传播方程,求出更高精度的姿态四元数,解算出姿态角,将 AHRS 中的姿态角与车辆的坐标系对应,实验结果表明车辆在不同状态下的姿态角度变化与车辆的运行状态一致。     

AMPTE／IRM卫星姿态确定

文章描述飞行任务计划制定阶段与姿态测量仿真，进入最终工作轨道前近地点发动机点火时ＡＭＰＴＥ／ＩＲＭ卫星自旋轴的姿态确定以及在外力矩作用期间自旋轴姿态控制等任务任务有关的活动。用一个三轴磁哟计和一个单轴太阳敏感器取得姿态测量值。在转移轨道还可利用高速率多普勒测量值。为进行姿态确定，用卡尔曼滤波器处理大椭圆轨道近地点附近的２分钟测量数据。     

基于计算机视觉的三轴气浮台姿态确定

为实现三轴气浮台室内姿态确定,提出一种基于计算机视觉的姿态确定方案;首先,设计一种以非同心圆对为特征的平面靶标;然后,对平面靶标成像,提取非同心椭圆对;接着,基于二次曲线不变量理论,匹配图像椭圆对和空间圆对;最后,计算平面靶标在摄像机坐标系下的姿态,实现气浮台三轴姿态确定;模拟数据和真实数据试验结果表明,三轴姿态角及光心与平面靶标距离最大相对误差分别小于0.02%和0.008%,算法平均运行时间为12.7ms,可见,提出的视觉确定方案可以实现三轴气浮台姿态精确、实时、鲁棒的测量。